로드리스 실린더 시스템에서 비례 유량 제어 밸브는 어떻게 작동합니까?

엔지니어들은 로드리스 공압 실린더 애플리케이션에서 갑작스러운 동작과 속도 제어 불량으로 어려움을 겪습니다. 기존의 온/오프 밸브는 갑작스러운 시작과 정지로 인해 장비를 손상시키고 정밀도를 떨어뜨립니다.

비례 유량 제어 밸브는 전기 입력 신호에 따라 공기 유량을 지속적으로 조정하여 작동하므로 로드리스 실린더 애플리케이션에 부드러운 속도 제어와 정밀한 위치 제어를 제공합니다.

지난달에는 표준 솔레노이드 밸브로 로드리스 실린더가 너무 심하게 움직여 포장 라인에 고장이 끊이지 않는 독일의 유지보수 엔지니어 마커스를 도와주었습니다.

목차

• 비례 유량 제어 밸브란 무엇인가요?
• 로드리스 시스템에서 이 밸브는 어떻게 공기 흐름을 제어할까요?
• 비례 밸브가 작동하는 구성 요소는 무엇입니까?
• 로드리스 실린더에 비례 제어를 선택해야 하는 이유는?

비례 유량 제어 밸브란 무엇인가요?

비례 유량 제어 밸브는 단순한 온/오프 공압 제어에 비해 크게 발전한 제품입니다. 이 정교한 장치는 기본 솔레노이드 밸브와 고가의 서보 시스템 사이의 간극을 메워줍니다.

비례 유량 제어 밸브는 다음과 같은 아날로그 입력 신호에 따라 0%에서 100%까지 공기 흐름을 지속적으로 변화시키는 전자식 공압 장치입니다. 4-20mA¹ 또는 0-10V.

기본 작동 원리

비례 밸브는 사용자로부터 전기 신호를 수신합니다. PLC² 또는 제어 시스템. 밸브는 이러한 신호를 정밀한 기계적 움직임으로 변환합니다. 이를 통해 공기 속도를 제어하는 가변 유량 제한을 생성합니다.

신호 유형 및 범위

밸브 응답 특성

대부분의 비례 밸브는 선형 응답 곡선을 제공합니다. 50% 입력 신호는 50%의 최대 유량을 생성합니다. 일부 밸브는 특정 애플리케이션을 위한 맞춤형 커브를 제공합니다.

응답 시간은 일반적으로 10~100밀리초입니다. 이 속도 덕분에 실린더 작동 중에 실시간으로 조정할 수 있습니다.

로드리스 시스템의 애플리케이션

저는 여러 로드리스 실린더 애플리케이션에 비례 유량 제어 밸브를 사용합니다:

• 긴 스트로크 중 속도 제어
• 소프트 시작/중지 작업
• 다중 속도 포지셔닝 시퀀스
• 부하에 따른 속도 조정
• 에너지 효율적인 운영

로드리스 시스템에서 이 밸브는 어떻게 공기 흐름을 제어할까요?

로드리스 실린더의 공기 흐름 제어를 위해서는 공급 공기와 배기 공기를 모두 정밀하게 관리해야 합니다. 비례 밸브는 가변 오리피스 제어 및 전자 피드백 시스템을 통해 이를 달성합니다.

비례 밸브는 공급 공기 압력과 배기 유량을 조절하여 로드리스 실린더 속도를 제어하여 부드러운 가속 및 감속 프로파일을 생성합니다.

공급 공기 제어 방법

미터인 제어

공급 공기 스로틀은 실린더 확장 속도를 제어합니다. 밸브는 속도 명령 신호에 따라 유입되는 공기 흐름을 제한합니다.

혜택:

• 간단한 설치
• 비용 효율적인 솔루션
• 일관된 로드에 적합
• 간편한 문제 해결

미터 아웃 제어

배기 공기 스로틀링은 속도 안정성을 향상시킵니다. 밸브는 후퇴하는 동안 실린더에서 빠져나가는 공기를 제어합니다.

혜택:

• 더욱 안정적인 속도
• 더 나은 부하 처리
• 더 원활한 운영
• 공기 소비량 감소

압력 조절 기술

전자 제어 통합

최신 비례 밸브는 PLC 시스템과 직접 통합됩니다. 제어 프로그램은 원하는 속도에 해당하는 아날로그 신호를 전송합니다.

일반적인 통합 방법:

• 아날로그 출력 모듈(4-20mA)
• 전압 출력 카드(0-10V)
• 필드버스³ 통신(디바이스넷, 프로피버스)
• 이더넷 기반 프로토콜(이더넷/IP)

흐름 계산 및 크기 조정

적절한 밸브 사이징은 로드리스 실린더 애플리케이션에 적합한 유량을 보장합니다. 실린더 보어, 스트로크 길이, 원하는 사이클 시간을 사용하여 필요한 유량을 계산합니다.

흐름 공식: Q = (A × L × 60) / (t × 1000)

• Q = 유량(L/min)
• A = 원통 면적(cm²)
• L = 스트로크 길이(cm)
• t = 시간(초)

비례 밸브가 작동하는 구성 요소는 무엇입니까?

비례 유량 제어 밸브에는 정밀한 공기 흐름 제어를 위해 함께 작동하는 정교한 전자 및 기계 부품이 포함되어 있습니다.

주요 구성 요소에는 비례 솔레노이드, 전자 제어 회로, 위치 피드백 센서, 정확한 유량 변조를 가능하게 하는 정밀 가공된 유량 제어 요소 등이 있습니다.

전자 제어 시스템

마이크로프로세서 제어

최신 밸브는 신호 처리를 위해 임베디드 마이크로프로세서를 사용합니다. 이 칩은 입력 조절, 선형화 및 출력 제어를 처리합니다.

주요 기능:

• 신호 증폭 및 필터링
• 비선형성 보정
• 온도 드리프트 보정
• 진단 모니터링

전력 전자

고전류 드라이버 회로는 저전력 제어 신호를 액추에이터 구동 전류로 변환합니다. 이 회로는 일관된 밸브 포지셔닝을 위해 정밀한 전류 제어를 제공합니다.

기계식 액추에이터 시스템

비례 솔레노이드

이 액추에이터는 전류를 기계적 힘으로 변환합니다. 켜져 있거나 꺼져 있는 표준 솔레노이드와 달리 비례 솔레노이드는 가변적인 힘 출력을 제공합니다.

사양:

• 힘 범위: 10-200N 일반
• 응답 시간: 10-50ms
• 해상도: 0.1% 풀 스케일
• 히스테리시스⁴: <2% 일반

서보 모터 액추에이터

고정밀 애플리케이션에는 기어 감속 기능이 있는 서보 모터가 사용됩니다. 정확도는 뛰어나지만 응답 시간이 느립니다.

흐름 제어 요소

가변 오리피스 설계

위치 피드백 시스템

폐쇄 루프 밸브는 위치 센서를 사용하여 실제 밸브 개방을 확인합니다. 일반적인 센서 유형은 다음과 같습니다:

• LVDT(선형 가변 차동 변압기)⁵
• 홀 효과 센서
• 전위차계
• 광학 인코더

하우징 및 연결 기능

밸브 본체는 일반적으로 알루미늄 또는 황동 구조로 되어 있습니다. 연결 옵션은 다음과 같습니다:

• 푸시인 공압 피팅
• NPT 나사산 포트
• 매니폴드 마운팅 인터페이스
• DIN 레일 마운팅 브래킷

환경 보호 등급은 애플리케이션 요구 사항에 따라 IP54에서 IP67까지 다양합니다.

로드리스 실린더에 비례 제어를 선택해야 하는 이유는?

비례 유량 제어는 정밀도 향상, 마모 감소, 시스템 성능 향상 등 로드리스 실린더 애플리케이션에서 기존 온/오프 밸브에 비해 상당한 이점을 제공합니다.

비례 제어는 표준 공압 밸브에 비해 부드러운 모션 프로파일, 정밀한 속도 제어, 에너지 절약, 장비 수명 연장을 제공합니다.

성능 이점

모션 품질 개선

비례 제어로 온/오프 밸브에서 흔히 발생하는 갑작스러운 동작을 제거합니다. 로드리스 실린더는 부드러운 가속 및 감속 프로파일을 구현합니다.

저는 최근 영국의 생산 관리자 Sarah와 함께 일했는데, 조립 라인에서 로드리스 실린더 포지셔닝 시스템을 비례 제어로 전환한 후 제품 품질이 40% 향상되었습니다.

속도 제어 정밀도

가변 속도 제어를 통해 다양한 부하 조건에 맞게 최적화할 수 있습니다. 무거운 하중은 느리게 이동하고 가벼운 하중은 빠르게 이동하여 사이클 시간을 최적화할 수 있습니다.

경제적 이점

에너지 절약

비례 밸브는 압력 스파이크와 유량 서지를 제거하여 압축 공기 소비를 줄입니다. 일반적으로 온/오프 시스템에 비해 15-30%를 절약할 수 있습니다.

유지보수 비용 절감

원활한 작동으로 실린더 씰, 가이드 및 기계 부품의 마모가 줄어듭니다. 따라서 서비스 주기가 길어지고 부품 교체 비용이 절감됩니다.

애플리케이션별 혜택

제조 애플리케이션

시스템 통합의 이점

비례 밸브는 최신 제어 시스템과 쉽게 통합됩니다. 표준 산업 신호를 수용하고 예측 유지보수를 위한 진단 피드백을 제공합니다.

선택 고려 사항

로드리스 실린더 애플리케이션을 위한 비례 유량 제어를 선택할 때는 다음 사항을 고려하세요:

1. 흐름 요구 사항: 최대 유량 필요량 계산
2. 응답 시간: 애플리케이션 요구 사항에 맞게 밸브 속도 조정
3. 정확도 요구 사항: 허용 가능한 허용 오차 결정
4. 환경 조건: 온도, 습도, 오염
5. 제어 인터페이스: 신호 유형 및 통신 프로토콜

비용-편익 분석

비례 밸브는 단순 솔레노이드 밸브보다 초기 비용이 더 많이 들지만, 일반적으로 이점이 있어 투자를 정당화할 수 있습니다:

• 공기 소비량 감소로 운영 비용 절감
• 유지보수 감소로 다운타임 감소
• 제품 품질 향상으로 매출 증대
• 장비 수명 연장으로 인한 교체 비용 지연

결론

비례 유량 제어 밸브는 전기 신호를 정밀한 공기 흐름 제어로 변환하여 작동하므로 막대가 없는 실린더 시스템의 원활한 작동과 향상된 성능을 제공합니다.

비례 유량 제어 밸브에 대한 FAQ