I. 핵심 기능솔레노이드 밸브
전기{0}}공압 변환의 핵심 구성요소인 솔레노이드 밸브는 전기 신호를 공압 신호로 효율적으로 변환하는 역할을 담당합니다. 제어 명령을 수신한 후 솔레노이드 밸브는 압축 공기의 흐름 방향을 정확하게 해제, 중지 또는 변경할 수 있으므로 공압식 액추에이터 구성 요소의 작동 방향 제어, ON/OFF 스위치 수량 제어, AND OR/NOT/AND 논리 제어를 포함한 여러 기능을 달성할 수 있습니다. 다양한 유형의 솔레노이드 밸브 중에서 전자 제어 방향 제어 밸브는 핵심 위치를 유지하며 중요한 역할을 합니다.
ii. 전자기 제어 방향 제어 밸브의 작동 원리
공압 시스템에서는 전자기 제어 방향 제어 밸브가 중요한 역할을 합니다. 공기 흐름 채널의 개폐를 제어하거나 압축 공기의 흐름 방향을 변경하는 역할을 담당합니다. 핵심 작동 원리는 전자기 코일에 의해 생성된 전자기력에 의존합니다. 이 힘은 밸브 코어를 전환하여 공기 흐름을 역전시키는 목적을 달성합니다. 전자기 제어 부품이 방향 제어 밸브를 미는 다양한 방식에 따라 전자기 제어 방향 제어 밸브는 직동식과-작동식 및 파일럿{5}}작동식의 두 가지 유형으로 나눌 수 있습니다. 직동식- 솔레노이드 밸브는 전자기력을 직접 사용하여 밸브 코어를 역방향으로 구동하는 반면, 파일럿- 작동식 방향 제어 밸브는 전자기 파일럿 밸브에서 생성된 파일럿 공기 압력에 의존하여 밸브 코어를 구동하여 역방향을 달성합니다.
그림 1은 3/2(3{4}}방향 2{5}}위치) 직동 솔레노이드 밸브(상시 개방형)의 간단한 단면도와 작동 원리를 보여줍니다. 코일에 전원이 공급되면 정적 철심이 전자기력을 생성하고 이 힘이 밸브 코어를 밀어 올려 위로 이동합니다. 밸브 코어가 올라가면서 가스켓이 올라가면서 포트 1과 포트 2가 연결되고 포트 2와 3이 연결 해제됩니다. 이때 밸브는 흡기 상태가 되어 실린더의 움직임을 제어할 수 있습니다. 전원이 차단되면 밸브 코어는 스프링의 복원력에 의존하여 원래 상태로 돌아갑니다. 즉, 포트 1과 2는 연결이 끊어지고 포트 2와 3은 연결됩니다. 이런 식으로 밸브는 배기 상태가 됩니다.
그림 2는 5/2(5-방향 2{5}}위치) 직동 솔레노이드 밸브(상시 개방형)의 간단한-단면도와 작동 원리를 보여줍니다. 초기 상태에서는 포트 1과 2를 통해 공기가 흡입되고, 포트 4와 5를 통해 배기가 이루어집니다. 코일에 전원이 공급되면 정적 철심이 전자기력을 생성합니다. 이 힘으로 인해 파일럿 밸브가 작동하게 되고, 압축된 공기가 공기 경로를 통해 밸브의 파일럿 피스톤으로 들어가 피스톤이 작동하게 됩니다. 피스톤 중앙의 밀봉 원형 표면이 채널을 엽니다. 이때, 공기는 포트 1과 4에서 흡입되고 포트 2와 3에서 공기가 배출됩니다. 전원이 차단되면 파일럿 밸브는 스프링의 복원력에 의존하여 원래 상태로 돌아갑니다.
다음으로 솔레노이드 밸브의 기능에 대해 말씀드리겠습니다. 전자기 밸브의 기능은 M과 N의 두 숫자로 표시되며 이를 M-경로 N-위치 전자기 밸브라고 합니다. 그 중 "N 포지션"은 방향 제어 밸브의 전환 위치, 즉 밸브의 상태를 나타낸다. 밸브 위치 수는 N 값입니다. 예를 들어 2-위치 밸브에는 2개의 위치 옵션, 즉 2개의 상태가 있습니다. 3-위치 밸브에는 세 가지 위치 옵션이 있습니다. 즉, 세 가지 다른 상태가 있습니다. "M 경로"는 공기 입구, 공기 출구 및 배기 포트를 포함하여 밸브의 외부 인터페이스 수를 나타냅니다. 경로의 수는 M의 값입니다.
그림 1의 밸브를 예로 들어보겠습니다. 이는 3/2 직동- 솔레노이드 밸브입니다. 즉, 밸브에는 "켜짐" 상태와 "꺼짐" 상태라는 두 가지 위치가 있습니다. 동시에 3개의 공기 포트가 있습니다. 1은 공기 흡입구, 2는 공기 배출구, 3은 배기 포트입니다.
솔레노이드 밸브 기도 분석
가스 경로 다이어그램의 왼쪽 끝에서 가장 왼쪽에 있는 기호는 일반적으로 하단 스프링을 나타냅니다. 중간 부분은 밸브 본체로, 솔레노이드 밸브의 종류를 결정하는 핵심 정보가 들어 있습니다. 예를 들어, 그림의 두 상자는 이것이 A 2{2}위치 솔레노이드 밸브임을 나타내고, A/B/R/P/S는 밸브 본체, 즉 5{3}}방향 밸브의 구멍 위치를 나타냅니다. 따라서 이 솔레노이드 밸브는 2-포지션 5-웨이 솔레노이드 밸브입니다. 마찬가지로 구멍 수와 상자 수로 솔레노이드 밸브의 비트 수와 통과 수를 결정할 수 있습니다.
또한, 가스 경로 다이어그램에는 전원을 껐을 때와 전원을 켰을 때의 가스 경로 작동 경로도 표시됩니다. 전원이 차단되면 공기 경로는 구멍 P를 통해 들어가고 구멍 A를 통해 액추에이터에 작용한 다음 구멍 B를 통과하여 최종적으로 구멍 S에서 배출되고 구멍 R은 닫혀 있습니다. 전원을 켜면 공기 통로도 P 구멍으로 들어가는데 이때 공기는 B 구멍에서 토출되어 액츄에이터에 작용하여 A 구멍을 거쳐 최종적으로 R 구멍에서 토출되고 S 구멍은 막혀 있습니다.
그림 3의 오른쪽 부분은 일반적으로 솔레노이드 밸브의 작동에 중요한 역할을 하는 코일 또는 파일럿 소형 밸브를 나타냅니다. 이러한 기도 다이어그램을 해석함으로써 우리는 솔레노이드 밸브의 작동 원리와 다양한 조건에서의 기도 작동을 더 깊이 이해할 수 있습니다.
그림 4는 공압 솔레노이드 밸브의 전기 개략도를 보여줍니다. 전기 회로도는 전자기 밸브의 작동 원리를 이해하는 데 핵심입니다. 코일, 접점, 다른 전기 부품과의 연결 관계를 명확하게 묘사합니다. 전기 회로도를 관찰함으로써 솔레노이드 밸브의 전원을 켰을 때와 끌 때의 전기적 변화를 더 깊이 이해하고 작동 특성을 더 잘 이해할 수 있습니다.
IV. 단일-제어 솔레노이드 밸브 및 이중-제어 솔레노이드 밸브 선택
단일 전기 제어 솔레노이드 밸브는 이름에서 알 수 있듯이 코일이 하나만 장착되어 있습니다. 전원을 켜면 변경되어 다른 상태로 들어갑니다. 전원이 차단되면 자동으로 원래 상태로 돌아갑니다. 이 작동 원리는 그림 5에 나와 있습니다. 이와 대조적으로 이중 전기{4}}제어 솔레노이드 밸브에는 두 개의 코일이 장착되어 있습니다. 그림 6과 같이 다양한 코일의 전원 공급 상태를 제어함으로써 여러 스위치를 구현하고 전원이 꺼진 후에도 이전 상태를 계속 유지할 수 있습니다.- 이러한 기능적 차이는 실제 애플리케이션에서 다양한 선택을 직접적으로 결정합니다.
그림 5와 6은 단일-제어 솔레노이드 밸브와 이중-제어 솔레노이드 밸브의 작동 원리를 보여줍니다. 선택할 때 밸브의 역전 시간이 상대적으로 짧은 경우 단일-제어 솔레노이드 밸브로 충분합니다. 그러나 정류 시간이 길면 코일에 계속 전원을 공급해야 하며, 이로 인해 장시간 전원 공급으로 인해 코일이 가열-될 수 있으며 심지어 소손될 수도 있습니다. 이러한 상황을 방지하려면 이중-제어 밸브를 선택할 수 있습니다. 또한 정전 후 재설정 기능을 구현해야 하는 경우 단일 전기 제어 솔레노이드 밸브가 더 적합합니다. 정전 후에도 현재 상태를 유지해야 하는 경우 이중-제어 솔레노이드 밸브가 더 적합합니다.
V. 파일럿-작동형 솔레노이드 밸브와 직동형 솔레노이드 밸브의 차이점 및 적용-
솔레노이드 밸브 유형 중 파일럿-작동형과 직동형-형이 두 가지 일반적인 유형입니다. 작동 원리와 적용 시나리오가 다릅니다. 파일럿-작동식 솔레노이드 밸브는 파일럿 구멍을 통해 가스와 액체 사이를 전환하는 반면, 직동식 솔레노이드 밸브는 압력 차이에 의존하여 밸브 코어의 움직임을 제어합니다. 이러한 차이로 인해 두 가지 유형의 솔레노이드 밸브는 서로 다른 산업 요구 사항에 대응할 때 각각 고유한 장점을 갖게 됩니다. 예를 들어, 빠른 응답과 높은 감도가 필요한 일부 상황에서는 직동-솔레노이드 밸브가 더 적합할 수 있습니다. 미세한 제어와 낮은 에너지 소비가 필요한 상황에서는 파일럿{10}작동식 솔레노이드 밸브가 유리할 수 있습니다.
직동식 솔레노이드 밸브의 구조 설계는 비교적 간단합니다.- 그들의 작동 원리는 주로 전자기력에 의존하여 밸브 코어를 직접 구동하여 작동합니다. 그러나 이 디자인에는 두 가지 주요 단점도 있습니다. 첫째, 전자기력에 대한 수요가 크기 때문에 전자석 코일의 부피가 그에 따라 증가하고, 이는 결국 에너지 소비를 증가시킵니다. 둘째, 직동-솔레노이드 밸브는 압력에 상대적으로 민감합니다. 압력이 특정 한도(보통 0.7MPA 이상)를 초과하면 많은 직동- 솔레노이드 밸브가 제대로 작동하지 않습니다. 이는 주로 밸브 코어에 지나치게 높은 압력이 작용하여 전자기력으로 인해 밸브 코어가 작동하기 어렵게 되기 때문입니다. 그럼에도 불구하고 직동형 솔레노이드 밸브는 구조가 간단하고 가격이 저렴하며 고장률이 낮다는 장점도 있습니다.
2. 파일럿-작동형 솔레노이드 밸브는 독창적으로 설계되었습니다. 이는 전통적인 전자기력 구동을 포기하고 대신 공기 압력을 사용하여 밸브 코어를 작동시킵니다. 직경이 4mm를 초과하는 솔레노이드 밸브의 경우 일반적으로 파일럿 밸브와 메인 밸브로 구성됩니다. 솔레노이드 밸브의 전원을 켜면 파일럿 밸브가 열리고 출력 신호를 통해 메인 밸브의 개방을 제어합니다. 메인 밸브는 실제로 공압 제어 밸브이며 그 작동에는 두 개의 공기 공급원의 조화로운 작용이 필요합니다. 하나는 메인 밸브 공기 공급원이고 다른 하나는 파일럿 밸브 공기 공급원입니다.
메인 공기원이 솔레노이드 밸브의 내부 공기 통로를 통해 파일럿 밸브에 공기를 공급하는 경우, 이러한 설계를 내부 파일럿형이라고 합니다. 파일럿 밸브에 주 가스 공급원과 독립된 공급원으로부터 가스가 공급되는 경우 이를 외부 파일럿형이라고 합니다. 그림 8에서 왼쪽은 외부 파일럿-작동형 솔레노이드 밸브의 예를 보여주고 오른쪽은 내부 파일럿-작동형 솔레노이드 밸브의 예를 보여줍니다.
내부 리드와 외부 리드의 물리적 비교는 다음 그림에 나와 있습니다.
내부 파일럿과 외부 파일럿이라는 두 가지 유형의 솔레노이드 밸브가 동일한 시스템에 공존하는 경우가 많습니다. 일반적으로 내부 파일럿은 이미 대부분의 경우 요구 사항을 충족할 수 있습니다. 그러나 일부 특정 상황에서는 외부 리더십이 더욱 필요해집니다. 예를 들어, 메인 밸브의 가스원 압력이 변동하여 0.2MPA 이하로 떨어질 경우나 진공 환경에서는 파일럿 밸브의 가스원을 메인 밸브의 가스원과 공유할 수 없기 때문에 메인 밸브가 열리지 않는 경우가 있습니다. 이 시점에서 파일럿 밸브에 동력을 공급하려면 0.2MPA를 초과하는 압력을 갖는 독립 공기 공급원이 필요합니다. 또한 공기 입구와 출구 사이의 압력 차이가 크거나 주 기도 압력이 1MPA를 초과하는 경우 내부 파일럿은 기도 압력을 밸브 코어에 직접 부하하여 구조적 용적을 늘려야 할 수도 있습니다. 외부 파일럿은 전자기 밸브를 추가할 필요 없이 하나의 가스 채널을 파일럿 포트에 직접 도입하여 문제를 해결합니다. 공기 파이프만 추가하면 됩니다.
결론적으로 파일럿{0}}작동형 솔레노이드 밸브는 전자기 헤드가 작고 전력 소비가 낮다는 장점이 있습니다. 미적으로 보기 좋고 설치 공간이 절약됩니다. 동시에 발열도 적고 에너지{3}}절약 효과도 뛰어납니다. 무엇보다 발열이 적어 코일이 타버릴 위험이 적고 오랫동안 전원을 켤 수 있다는 점이다. 이는 실제 적용에서 특히 중요합니다. 예를 들어, SMC의 일부 솔레노이드 밸브의 전력은 0.1W까지 감소되어 과열 없이 지속적인 전원 공급이 가능합니다. 직동식 솔레노이드 밸브의 전력 범위는 4{11}}20W이며 전력 공급 시간이 상대적으로 짧습니다.- 더욱이, 전원을 자주 켜면-소진될 위험이 있습니다. 따라서 장기간 또는 고주파수 전원 공급이 필요한 상황에서는 파일럿{17}}작동형 솔레노이드 밸브가 선호됩니다. 실제로 오늘날 일반적으로 사용되는 대부분의 솔레노이드 밸브는 파일럿{19}}작동 설계를 채택했습니다. 액체만 통과시키는 솔레노이드 밸브 중에는 직동식 밸브가 여전히 일정 비율을 차지하고 있습니다. 이는 주로 유체의 불순물이 좁은 파일럿 밸브 채널을 막을 수 있기 때문입니다.
다음으로 3{0}}포지션 5{1}}솔레노이드 밸브의 세 가지 유형인 중간-밀폐형, 중간-통기형 및 중간{4}}압력과 그 용도에 대해 살펴보겠습니다. 이 유형의 솔레노이드 밸브는 이중 전기 제어 코일을 사용합니다. 두 전자석 중 어느 쪽에도 전원이 공급되지 않으면 밸브 코어는 양쪽 스프링의 균형 잡힌 푸시에 따라 중간 위치에 있게 됩니다. 이 시점에서 솔레노이드 밸브에 있는 가스 경로의 켜짐-꺼짐 상태에 따라 특정 유형 - 중간 밀봉, 중간 환기 또는 중간 압력이 결정됩니다. 이 세 가지 유형의 원리와 적용 시나리오를 하나씩 분석해 보겠습니다.
1. 중간 밀봉 상태 분석: 두 코일 중 어느 쪽에도 전원이 공급되지 않으면 실린더의 전면 및 후면 챔버의 압력은 코일의 전원이 차단된 후 상태로 유지되고 변경되지 않습니다.- 동시에 공기 흡입구와 배기구가 모두 닫힙니다. 하지만 이 상태를 오랫동안 유지하게 되면 미세한 누수로 인해 점차 균형을 잃을 수도 있습니다. 개략도는 (그림 10)에 나와 있습니다.
가스의 압축성 및 실린더, 밸브 및 가스 파이프 조인트와 같은 공압 구성 요소가 완전히 누출되지 않을 수 없다는 사실로 인해{0}} 실린더가 오랫동안 중간 정지 위치에서 안정적으로 유지될 수 없습니다. 이 균형 상태는 시간이 지남에 따라 점차적으로 손실되어 실린더의 위치 결정 정확도가 저하됩니다. 그러나 실린더의 위치 정확도가 크게 요구되지 않고 중간 체류 시간이 상대적으로 짧은 작업 조건에서는 중간에 밀봉된 실린더를 사용하는 것이 여전히 고려될 수 있습니다.
2. 중간 배출 방식: 두 코일 중 어느 쪽에도 전원이 공급되지 않으면 실린더의 전면 및 후면 챔버에 압력이 없으며 동시에 공기 흡입구가 닫힌 상태로 유지됩니다. 이 시점에서 실린더의 전면 및 후면 챔버의 압력은 솔레노이드 밸브의 두 배기구를 통해 배출됩니다. 작동 원리는 그림 11에 나와 있습니다.
중간-밸브와 비교하여 중간-방전 회로 설계는 더 긴 중간 정지 시간을 제공할 수 있습니다.- 실린더가 수직으로 이동해야 하는 시나리오에서는 중간 정지 시간이 상대적으로 길지만 위치 정확도 요구 사항이 그다지 엄격하지 않으므로 중간 릴리스 회로를 고려해 볼 가치가 있습니다.
3. 중압 상태: 두 코일 중 어느 쪽에도 전원이 공급되지 않으면 실린더 전면 및 후면 챔버의 압력은 이전 코일의 전원이 차단된 상태로 유지됩니다-. 실린더 전면 및 후면 챔버의 압력이 흡기 측 압력과 일치하도록 지속적인 압력이 가해집니다. 이 시점에서 공기 흡입구는 열려 있고 배기구는 닫혀 있습니다. 작동 원리는 그림 12에 나와 있습니다.
실린더가 축방향 외부 하중을 받지 않으면 피스톤은 균형 잡힌 상태를 유지하므로 스트로크 중 어느 위치에든 정확하게 유지됩니다. 이 회로의 특성상 실린더를 수평으로 설치해야 합니다. 따라서 고정밀 포지셔닝이 필요하고 축 외부 하중이 없는 작업 조건에서는 이중 피스톤 로드 실린더와 함께 중압 밸브를 사용하는 것이 좋습니다.-
