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레슨 2: 공압 부품

이전 수업에서는 산업 제조에 공압이 어떻게 그리고 왜 사용되는지 알아보았습니다. 이 수업에서는 다음 내용을 배우게 됩니다.

  • 공압 시스템의 구성 요소는 무엇입니까?
  • 시스템 내에서 각 구성 요소가 수행하는 작업

이 수업을 마치면 산업 제조 공정 영상에서 볼 수 있는 공압 구성품과 동작을 설명할 수 있게 됩니다.

공장에서 튜빙이 부착된 공압 실린더입니다.

공압 시스템의 구성 요소

공압 시스템은 종종 특정 제조 환경의 요구 사항을 충족하도록 설계되므로 구성 방법에도 많은 변형이 있습니다. 그러나 공압 시스템에는 일반적으로 다음과 같은 구성 요소가 포함됩니다.  

  • 공기 압축기
  • 공기 탱크
  • 관 재료
  • 솔레노이드
  • 액추에이터

공기 압축기

공기 압축기는 공압 시스템에 힘을 제공합니다. 엔진이나 모터에서 나오는 동력을 압축 공기로 저장된 잠재 에너지로 변환합니다.

압축기는 대기에서 공기를 빨아들인 후, 기계적으로 부피를 줄여 공기를 더 높은 압력으로 압축합니다. 

공기 탱크 위에 놓인 산업용 공기 압축기, 압축기 주변에 빨간색 상자가 있습니다.

CTE 워크셀 키트에서는 압축기를 에어 펌프라고 합니다.

VEX CTE 워크셀 에어 펌프.

공기 탱크

공기 탱크는 압축기에서 나온 압축 공기를 필요할 때까지 보관하여 시스템 내의 압력을 일정하게 유지하는 데 도움이 됩니다. 

이를 통해 공압 시스템은 압력을 유지하여 작업을 효율적으로 중단 없이 계속할 수 있습니다.

위와 같은 이미지로, 공기 탱크 위에 산업용 공기 압축기가 놓여 있지만 공기 탱크 주위에 빨간색 콜아웃 상자가 있습니다.

CTE 워크셀 키트의 공기 탱크는 필요에 따라 공압 시스템의 다른 구성 요소에 압축 공기를 공급하여 공기가 원활하고 지속적으로 흐르도록 합니다. 

공기 탱크는 30 PSI(제곱인치당 파운드)의 압력으로 최대 70mL의 압축 공기를 담을 수 있습니다.

CTE 워크셀 에어 탱크.

솔레노이드

솔레노이드는 공압 시스템에서 공기의 흐름을 제어합니다. 솔레노이드는 프로그래밍 가능한 논리 컨트롤러로부터 명령을 받습니다.

솔레노이드는 스위치나 밸브 역할을 하여 공기 흐름을 조절합니다. 이를 통해 공기가 공압 시스템의 다른 부분으로 이동하여 다양한 동작을 수행할 수 있습니다.

솔레노이드는 솔레노이드의 복잡성에 따라 한 번에 하나의 액추에이터 또는 여러 개의 액추에이터에 공기를 보낼 수 있습니다.

양쪽에서 튜빙이 뻗어 있는 공장 벽에 장착된 공압 솔레노이드입니다.

CTE 공압 솔레노이드는 로봇 두뇌로부터 명령을 받아 압축 공기를 실린더로 보냅니다.

최대 4개의 공압 액추에이터를 동시에 제어할 수 있으며, 공기를 보내 실린더를 확장(밀기)하거나 수축(당기기)시킬 수 있습니다. 솔레노이드는 공압 시스템의 작동 방식을 관리하는 데 중요한 역할을 합니다.

VEX CTE 솔레노이드.

관 재료

튜빙은 압축 공기를 공압 시스템의 다양한 구성 요소로 이동시킵니다.

공압 튜빙은 고무, 나일론, 폴리우레탄과 같은 유연한 소재로 만들어지므로 공압 시스템에 유연성을 제공하여 필요에 따라 사용자 정의 및 재배열이 가능합니다.

공장에서 솔레노이드로부터 뻗어 나온 여러 세트의 파란색 공압 튜빙입니다.

CTE 워크셀 키트의 튜빙은 직경이 4mm이며, 필요에 따라 크기를 잘라서 사용할 수 있습니다.

CTE 워크셀 튜빙.

티 피팅은 튜빙과 함께 사용되어 공기 흐름을 제어합니다. 이들은 공압 시스템의 두 개의 다른 위치로 동시에 공기를 보낼 수 있습니다.

CTE 티 피팅.

액추에이터

액추에이터는 압축 공기에 저장된 위치 에너지를 운동 에너지로 변환합니다. 이 운동 에너지는 선형 운동을 통해 일을 수행하는 데 사용됩니다.

가장 일반적인 액추에이터 유형 중 하나는 공압 실린더로, 밀기, 당기기, 들어올리기 또는 누르기 동작이 필요한 응용 분야에 사용됩니다.

공장에 있는 두 개의 공압 실린더를 클로즈업으로 찍은 사진입니다.

CTE 워크셀 키트의 액추에이터는 공압 실린더입니다. 공기압을 이용해 늘리거나 줄여서 밀거나 당기는 동작을 만듭니다.

두 개의 VEX CTE 실린더. 위쪽에는 4피치 스트로크 공압 실린더가 표시되어 있고, 아래쪽에는 2피치 스트로크 공압 실린더가 표시되어 있습니다.

CTE 워크셀 키트에는 두 가지 크기의 공압 실린더가 있습니다. 2피치 스트로크 공압 실린더와 4피치 스트로크 공압 실린더입니다. 

스트로크 길이는 완전히 확장된 실린더의 길이를 말합니다.

두 개의 확장된 VEX CTE 공압 실린더. 위쪽에는 확장된 4피치 스트로크 공압 실린더가 표시되어 있으며, 빨간색 선은 실린더의 길이를 강조하고 "4피치 스트로크"라는 단어가 적혀 있습니다. 그 아래에는 실린더의 길이를 강조하는 빨간색 선과 "2 피치 스트로크"라는 단어가 있는 확장된 2 피치 스트로크 공압 실린더가 있습니다.

활동

이제 공압 시스템의 구성 요소에 대해 알아보았으니, 실제 환경에서 이를 식별할 수 있는지 확인해 보겠습니다. 이 활동에서는 공압 시스템이 작동하는 모습을 담은 영상을 시청하고, 그 내용을 설명합니다.

영상에서는 어떤 물질을 플라스틱 용기에 담아 밀봉한 후, 조립 라인에서 뚜껑을 덮는 모습이 나와 있습니다. 여기에는 4가지 주요 메커니즘이 나와 있으며, 각 메커니즘은 일련의 튜브로 연결되어 있습니다. 첫 번째는 플라스틱 용기를 채우는 노즐을 사용한 다음, 용기를 시계 방향으로 순환하여 다음 조립 단계로 이동하는 이동 디스크에 올려놓는 방식입니다. 두 번째는 위아래로 뒤집어 금속판을 꺼내고 용기를 밀봉하는 흡입식 암입니다. 셋째, 비슷한 장치가 위아래로 뒤집혀서 밀폐된 용기 위에 뚜껑을 올려놓습니다. 마지막으로, 금속 팔이 확장되고 수축되어 완성된 용기를 조립 라인의 다음 단계로 밀어냅니다.

비디오 파일

활동

  1. 위의 영상을 시청하고 작업셀의 동작을 관찰해보세요. 
  2. 엔지니어링 노트북에 식별할 수 있는 모든 공압 부품을 기록하세요. 제품을 만드는 과정이 어떻게 진행되는지 설명하세요. 직선 운동과 회전 운동이 보이는 시점과 장소를 반드시 표시하세요. 단어나 이미지, 혹은 둘 다를 사용할 수 있습니다. 
  3. 각 구성 요소를 녹화하려면 비디오를 여러 번 시청해야 할 수도 있습니다.

이해도 확인

다음 수업으로 넘어가기 전에 엔지니어링 노트에 있는 다음 질문에 답하여 이 수업의 개념을 이해했는지 확인하세요. 

이해도 확인 질문 > ( Google Doc / .docx / .pdf)


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