공압 액추에이터 유형 및 산업적 사용 설명

로봇 팔이 정확하고 효율적으로 반복적인 동작을 수행하는 자동화된 생산 라인이나 밸브가 파이프라인을 통해 유체 흐름을 정밀하게 조절하는 화학 공장을 상상해 보십시오. 이렇게 단순해 보이는 작동 뒤에는 액추에이터의 중요한 역할이 숨어 있습니다. 다양한 액추에이터 유형 중에서 공압식 액추에이터는 고유한 장점으로 인해 산업 응용 분야에서 매우 중요합니다. 이 기사에서는 공압식 액츄에이터의 작동 원리, 주요 유형 및 주요 산업 응용 분야를 살펴보고 독자에게 포괄적이고 전문적인 참고 자료를 제공합니다.

이름에서 알 수 있듯이 액추에이터는 기계적 움직임을 구동하거나 제어하는 ​​장치입니다. 제어 시스템으로부터 명령 신호를 받아 기계적 동작으로 변환하여 대상 물체를 제어합니다. 액추에이터는 자동화 제어 시스템에 없어서는 안 될 구성 요소로, 다음을 포함한 다양한 산업 분야에서 응용 분야를 찾습니다.

• 산업 자동화: 생산 라인, 로봇 공학, 밸브 제어
• 항공우주: 항공기 랜딩 기어, 플랩, 방향타
• 의료 장비: 수술용 로봇, 진단 장치
• 자동차 산업: 자동 변속기, 제동 시스템

전원에 따라 액추에이터는 일반적으로 세 가지 주요 범주로 분류됩니다.

• 전동 액추에이터:전기로 구동되어 높은 정밀도, 빠른 응답 및 손쉬운 제어 기능을 제공합니다. 그러나 상대적으로 낮은 전력 출력을 가지며 높은 정확도가 요구되는 응용 분야에 적합합니다.
• 유압 액츄에이터:유압 에너지로 구동되어 높은 출력과 강력한 부하 용량을 제공합니다. 더 큰 크기와 더 높은 유지 관리 비용으로 인해 고강도 응용 분야에 적합합니다.
• 공압 액추에이터:압축 공기로 구동되며 구조가 간단하고 비용이 저렴하며 유지 관리가 용이합니다. 약간 낮은 정밀도를 제공하지만 속도와 힘이 필요한 응용 분야에서는 탁월합니다.

공압식 액츄에이터는 압축 공기 에너지를 기계적 동작으로 변환합니다. 기본 작동 원리는 압축 공기가 액추에이터에 유입되고 피스톤이나 다이어프램과 같은 구성 요소에 작용하여 추력이나 토크를 생성하여 기계적 움직임을 구동하는 것과 관련이 있습니다. 공기 압력과 흐름을 조정하여 작업자는 액추에이터의 속도와 출력 힘을 제어할 수 있습니다.

일반적인 공압식 액추에이터는 다음과 같은 주요 구성 요소로 구성됩니다.

• 실린더:압축공기를 담고 있으며 피스톤이나 다이어프램의 움직임을 안내하는 주요 부품
• 피스톤/다이어프램:공기의 압력을 받아 추력이나 토크로 변환하는 부품
• 피스톤 로드:피스톤/다이어프램을 메커니즘에 연결하여 동작과 힘을 전달합니다.
• 물개:공기 누출을 방지하고 올바른 작동을 보장합니다.
• 공기 흡입구/배출구:공기 공급 및 배기 시스템에 연결

이동 유형에 따라 공압식 액츄에이터는 선형과 회전이라는 두 가지 주요 범주로 분류됩니다.

이는 밀기, 당기기, 들어 올리기 및 이와 유사한 응용 분야에서 직선 운동을 생성합니다. 일반적인 유형은 다음과 같습니다.

• 피스톤 실린더:간단하고 안정적이며 가장 널리 사용되는 선형 액추에이터입니다. 단동식과 복동식 변형이 있습니다.
  • 단동 실린더:복귀를 위해 스프링이나 중력에 의존하면서 공기 압력을 사용하여 피스톤을 움직이는 하나의 공기 흡입구가 특징입니다. 간단하고 비용 효율적이지만 스트로크와 힘이 제한되어 있습니다.
  • 복동 실린더:전진 및 후진 이동을 위한 두 개의 공기 흡입구가 있습니다. 더 긴 스트로크와 더 큰 힘을 제공하지만 더 복잡하고 비용이 많이 듭니다.
• 다이어프램 실린더:피스톤 대신 유연한 다이어프램을 사용하여 뛰어난 밀봉과 낮은 마찰을 제공합니다. 의료 장비 및 식품 가공과 같은 청정 환경에 이상적입니다.
• 로드리스 실린더:슬라이더를 움직이기 위해 자기적 또는 기계적 연결을 사용하여 피스톤 로드를 제거합니다. 컴팩트한 디자인은 공간이 제한된 애플리케이션에 적합합니다.

이는 터닝, 클램핑 및 위치 지정 애플리케이션을 위한 회전 동작을 생성합니다. 일반적인 유형은 다음과 같습니다.

• 랙 앤 피니언 액추에이터:기어 메커니즘을 통해 선형 피스톤 운동을 회전 운동으로 변환합니다. 간단하고 높은 토크를 제공하지만 정밀도는 낮습니다.
• 베인 액츄에이터:챔버 내부에 회전 날개가 있는 것이 특징입니다. 컴팩트하고 빠르게 반응하며 더 작은 토크 출력을 제공합니다.
• 로터리 액츄에이터:제한된 회전 운동을 생성하려면 진동 피스톤을 사용하십시오. 안정적이고 단순하므로 설정된 각도 내에서 앞뒤 회전이 필요한 응용 분야에 이상적입니다.

이는 주로 베인 및 랙 앤 피니언 구성으로 제공됩니다.

베인 액츄에이터에는 회전 샤프트에 부착된 이동식 베인이 있는 원통형 챔버가 포함되어 있습니다. 베인의 한쪽으로 들어가는 압축 공기는 일반적으로 제한된 각도 내에서 회전을 유발합니다. 콤팩트한 크기와 신속한 반응으로 빠르고 작은 각도의 회전에 이상적입니다.

이들은 선형 기어 랙에 연결된 피스톤을 사용합니다. 가압되면 피스톤이 랙을 움직여 작은 기어와 구동축을 회전시킵니다. 이 설계는 까다로운 응용 분야에 상당한 토크 출력을 제공합니다.

가장 일반적인 두 가지 선형 유형은 스프링/다이어프램 및 피스톤 액추에이터입니다.

실린더 내부에 피스톤이 있는 것이 특징입니다. 공기 압력을 가하면 피스톤이 이동하고, 압력을 제거하면 스프링 힘이 피스톤을 되돌릴 수 있습니다("공기 후퇴" 작동). 구성을 통해 "공기 확장" 동작을 생성할 수도 있습니다. 단순성과 신뢰성으로 인해 산업용으로 활용이 가능해졌습니다.

산업 공정 제어 밸브에 널리 사용되는 이 밸브는 유연한 다이어프램과 스프링 장착 액추에이터 스템을 결합합니다. 다이어프램에 작용하는 가압된 공기가 스프링을 압축하여 스템을 움직입니다. 압력을 줄이면 스프링이 수축됩니다. 압력 손실 시 "페일오픈" 또는 "페일클로즈" 작동을 위해 구성할 수 있어 중요한 공정 제어에 이상적입니다.

공압식 액추에이터는 다음을 포함한 다양한 산업 기능을 수행합니다.

• 밸브 제어:정확한 유량, 압력 및 온도 조절을 위해 석유, 화학 및 전력 산업의 밸브를 작동하는 데 일반적으로 사용됩니다.
• 자동화된 생산:제조 라인의 클램핑, 포지셔닝 및 자재 취급에 필수적이며 효율성과 품질을 향상시킵니다.
• 로봇공학:높은 정밀도가 필요하지 않은 로봇 조인트 및 엔드 이펙터를 구동하여 비용 효율적인 모션 솔루션 제공
• 공압 클램프:기계 가공, 용접 및 조립 응용 분야에 조정 가능한 파지력 제공
• 공압 프레스:중소 규모 생산에서 스탬핑 및 성형 작업에 충격력을 제공합니다.

이러한 액추에이터는 신속한 모션 솔루션을 제공하는 능력으로 인해 로봇공학에서 널리 사용됩니다. 일반적으로 로봇 팔, 그리퍼 및 빠르고 반복적인 움직임이 필요한 기타 구성 요소를 제어합니다. 전기 또는 유압 액추에이터와 정밀하게 일치하지는 않지만 속도가 빠르므로 빠른 응답 작업에 이상적입니다.

장점:

• 비용 효율적인 건설
• 유지관리 용이
• 빠른 응답 시간
• 안전한 작동(화재/폭발 위험 없음)
• 열악한 환경(열, 습도, 먼지)에서도 작동

제한사항:

• 전동 액추에이터에 비해 정밀도가 낮음
• 제한된 힘 출력 대 유압 시스템
• 작동 중 소음
• 공기 압축 손실로 인한 에너지 효율 저하

공압식 액추에이터는 산업 자동화에서 중요한 역할을 합니다. 이 기사에서는 산업 환경에서의 이해와 적절한 구현을 향상시키기 위해 작동 원리, 주요 유형 및 주요 응용 프로그램을 자세히 설명했습니다.

• 액추에이터는 자동화 시스템에서 기계적 움직임을 가능하게 합니다.
• 공압식, 전기식, 유압식은 세 가지 주요 동력원을 나타냅니다.
• 공압식 액추에이터는 압축 공기를 선형 또는 회전 운동으로 변환합니다.
• 선형 유형에는 피스톤 및 스프링/다이어프램 설계가 포함됩니다.
• 회전식 유형에는 베인 및 랙 앤 피니언 구성이 포함됩니다.