필요한 이동 시간 동안 계산한 실린더 전진 및 후퇴 행정의 자유 공기 수요 중 더 큰 값을 기준으로 솔레노이드 밸브를 선정하십시오. 그런 다음 실제 입구 및 출구 압력에서 제조업체의 압축공기 데이터를 사용해 방향 제어 밸브를 선택합니다. 마지막으로 기계에서 전체 공급 및 배기 경로를 확인하십시오. 6 bar(g)에서 보어 63 mm, 행정 300 mm인 실린더가 0.5초에 전진하려면 튜브 용적과 운전 불확실성을 더하기 전 약 777 L/min 또는 27.4 SCFM가 필요합니다.
핵심 요점
- 63 mm 예시는 전진에 27.4 SCFM이 필요하며 네 자리 SCFM 값이 필요하지 않습니다.
- 단일 로드 실린더의 전진과 후퇴를 별도로 계산하십시오.
- 수요를 한 제조업체의 공압 정격 방법에 맞추십시오.
- 전기 밸브 응답과 실린더 이동 시간은 서로 다른 구간입니다.
동작 요구사항을 정의하는 입력값은 무엇입니까?
Parker가 공개한 1초 선정 예시는 실린더 면적, 12인치 행정, 80 psig 공급, 압축 계수 및 허용 압력 강하라는 5개 정의값으로 시작합니다(Parker Hannifin, 공압 밸브 제품 엔지니어링 데이터, 2026년 열람). 마찬가지로 300 mm 행정을 0.5초에 완료하면 평균 피스톤 속도는 600 mm/s가 되지만 나머지 입력값이 공기 수요를 결정합니다.
밸브 카탈로그를 열기 전에 운전점을 적어 두십시오.
| 입력값 | 사용할 값 | 결과를 바꾸는 이유 |
|---|---|---|
| 보어와 로드 직경 | 실제 실린더 도면 | 캡 측과 로드 측 면적을 정의 |
| 행정 | mm 또는 in 단위의 가압 이동 | 챔버 변위를 정의 |
| 전진 및 후퇴 시간 | 서로 다른 생산 한계 | 두 방향의 목표가 다를 수 있음 |
| 밸브 입구 최소 압력 | 컴프레서 설정값이 아닌 동적 압력 | 사용 가능한 압력비를 결정 |
| 하중과 설치 방향 | 행정 전체의 힘 방향 | 초기 이탈과 필요한 챔버 압력에 영향 |
| 튜브와 피팅 형상 | 내경, 길이, 굽힘, 커플러 | 충전 용적과 압력 손실을 추가 |
| 배기 하드웨어 | 속도 제어기와 사일렌서 모델 | 입구 경로만큼 강하게 유량을 제한할 수 있음 |
목표는 단순한 PLC 명령 시간보다 이동 시간이어야 합니다. 사양이 전기 명령부터 끝 센서 확인까지인지, 첫 피스톤 움직임부터 도착까지인지를 결정하십시오. 이 정의에 따라 합격 결과가 달라집니다. PLC 타이머에 밸브 전환과 압력 상승이 포함된다면 실린더에 실제로 0.5초가 온전히 주어진 것처럼 가정하지 말고 해당 구간을 별도로 확보하십시오.
적용 사례를 검토할 때 가장 유용한 첫 질문은 보통 “실린더가 움직이는 동안 밸브 압력은 얼마인가?”입니다. 정지 상태의 레귤레이터 압력은 정상으로 보여도 공유 매니폴드, 작은 커플러 또는 필터 때문에 행정 중 사용 가능한 압력이 무너질 수 있습니다.
밸브 선정 전에 확정해야 하는 힘과 속도 입력값은 공압 실린더 피스톤 속도 계산 가이드를 참조하십시오.
전진 및 후퇴 유량은 어떻게 계산합니까?
NIST는 표준 대기 1 atm을 101,325 Pa로 정의하고 1 cubic foot/min을 28.31685 L/min으로 변환합니다(NIST, 압력 및 가스 유량 단위 변환, 2026년 열람). 이 두 기준값은 게이지 압력을 절대 압력으로 사용하는 실수와 필요한 시간 및 용적 계수 없이 세제곱인치/초를 SCFM으로 바로 변환하는 실수를 막습니다.
단일 로드 실린더는 유효 면적을 두 방향으로 나누어 계산하십시오.
여기서 다음과 같습니다.
- Aext는 mm² 또는 in² 단위의 캡 측 피스톤 면적;
- Aret는 같은 단위의 로드 측 환형 면적;
- D는 보어 직경;
- d는 로드 직경입니다.
각 면적에 행정 L을 곱해 기하학적 챔버 용적을 구합니다.
기준 온도와 운전 온도가 대략 같다고 보는 투명한 1차 추정에서는 절대 압력을 사용해 해당 용적을 등가 자유 공기로 변환합니다.
여기서 QN은 등가 자유 공기 유량, V는 챔버 용적, t는 허용 행정 시간, pabs는 절대 기준의 실린더 충전 압력, pN은 선택한 기준 압력입니다. SCFM 또는 표준 L/min을 보고할 때는 표준 체적 규칙이 다를 수 있으므로 기준 조건을 함께 적으십시오.
등가 자유 공기 유량은 허용 시간 동안 챔버로 들어가야 하는 공기를 정해진 기준 조건으로 표현한 양입니다. 이 식은 평균 수요를 추정합니다. 밸브 유량 방정식은 아닙니다. 실제 챔버 압력은 이동 중 상승하고, 배기 측에는 배압이 남으며, 라인 용적도 함께 충전되고, 온도는 과도 상태입니다. 따라서 이 결과로 수요를 정한 뒤 제조업체의 가스 유량 방법으로 하드웨어를 선정하십시오.
실린더가 양로드형 또는 로드리스형이면 데이터시트의 실제 유효 면적과 챔버 용적을 사용하십시오. 제품군 이름만 보고 양쪽이 같다고 가정하지 마십시오.
계산 예시: 0.5초 행정의 63 mm 실린더
6 bar(g)에서 1.01325 bar를 대기 기준으로 사용하면 절대 압력 대 대기 압력 비는 약 6.922입니다(NIST, 2026년 열람). 보어 63 mm, 행정 300 mm를 0.5초에 완료할 때 이 비로 계산한 이상적인 전진 수요는 라인 용적을 더하기 전 약 776.7 L/min 또는 27.43 SCFM입니다.
다음 입력값을 사용합니다.
- 보어 D = 63 mm;
- 예시 로드 직경 d = 20 mm;
- 행정 L = 300 mm;
- 두 방향 목표 시간 t = 0.5 s;
- 충전 압력 p = 6 bar(g);
- 이 1차 계산에서는 운전 온도와 기준 온도가 같다고 가정합니다.
전진 계산
캡 측 면적과 용적은 다음과 같습니다.
이 챔버는 명시된 압력비에서 약 6.473 표준 리터를 보유합니다. 이를 0.5초로 나누면 12.946 표준 L/s, 즉 776.7 L/min 또는 27.43 SCFM입니다.
후퇴 계산
20 mm 로드는 로드 측 면적을 2,803.09 mm²로, 챔버 용적을 0.8409 L로 줄입니다. 같은 가정에서 후퇴에는 약 698.5 L/min 또는 24.67 SCFM가 필요합니다. 전진 수요가 더 크므로 초기 밸브 용량 검사를 지배합니다.
| 방향 | 유효 면적 | 기하학적 용적 | 행정당 등가 자유 공기 | 0.5초 동안의 평균 유량 |
|---|---|---|---|---|
| 전진 | 3,117.25 mm² | 0.9352 L | 6.473 L | 776.7 L/min, 27.43 SCFM |
| 후퇴 | 2,803.09 mm² | 0.8409 L | 5.821 L | 698.5 L/min, 24.67 SCFM |
로드 직경은 명시적인 가정이지 숨겨진 기본값이 아닙니다. 20 mm를 실제 카탈로그 값으로 바꾸십시오. 밸브가 실린더에서 멀리 있다면 튜브와 피팅의 데드 용적도 더하십시오. 이 용적은 피스톤 이동에는 기여하지 않지만 방향이 바뀔 때마다 가압해야 합니다. 이 과도 효과는 별도의 데드 용적과 실린더 응답 시간 분석을 참조하십시오.
이 예시는 단위 함정을 보여 줍니다. 실린더 용적에 압력비를 곱하고 초로 나누면 원래 용적 단위의 초당 용적이 나옵니다. 용적이 세제곱인치라면 SCFM으로 변환할 때 60을 곱하고 1,728로 나눠야 합니다. 이 변환 전에 SCFM 라벨을 붙이면 답이 거의 29배 부풀 수 있습니다.
수요를 카탈로그 밸브 선정으로 어떻게 바꿉니까?
Parker의 공개 공압 선정 예시는 보어 3.25인치, 행정 12인치, 공급 80 psig 및 행정 1초를 사용해 필요한 Cv 1.06을 계산합니다(Parker Hannifin, 공압 밸브 제품 엔지니어링 데이터, 2026년 열람). 공기를 비압축성 액체처럼 취급하지 말고 실제 압력에서 선정한 제조업체의 공압 방법을 적용해 수요를 변환하십시오.
27.43 SCFM을 액체 유량 지름길로 Cv로 바꾸지 마십시오. 공기는 아음속 또는 초크 유동일 수 있으므로 상류 절대 압력, 하류 절대 압력, 온도 및 시험 규칙이 중요합니다. ISO 6358-1은 내부 유로가 고정 또는 가변인 공압 구성품의 정상 상태 시험 방법을 정의합니다(ISO 6358-1:2013, 2022년 확인). 따라서 카탈로그에는 다음 중 하나 이상이 제공될 수 있습니다.
| 공개 데이터 | 사용 방법 |
|---|---|
| L/min 또는 SCFM 유량 곡선 | 명시된 입구 및 출구 압력과 표준 조건에서 용량을 읽음 |
| Cv 또는 Kv | 제조업체의 공압 방정식, 표 또는 선정기를 사용 |
| 음속 컨덕턴스 C와 임계 압력비 b | 제조업체의 ISO 6358 계산 또는 선정 소프트웨어를 적용 |
| 방향별 경로 정격 | 가장 큰 대표 숫자만 보지 말고 사용 공급 및 배기 경로를 확인 |
포트 나사는 연결 사양이지 유량 정격이 아닙니다. 1/4인치 5/2 밸브 두 개도 스풀 형상, 파일럿 배치, 내부 매니폴드 및 배기 용량이 다를 수 있습니다. 계수의 기본은 Cv 가이드를 사용하고, 실제 모델은 한 제조업체의 압축공기 방법으로 선정하십시오.
타당한 카탈로그 결정은 네 단계로 진행됩니다.
- 이 예시의 776.7 L/min처럼 더 큰 방향 수요를 사용합니다.
- 동작 중 예상되는 밸브 입구 최저 압력을 설정합니다.
- 카탈로그 방법에 사용할 방어 가능한 하류 압력 또는 허용 압력 손실을 설정합니다.
- 관련 유로가 결과를 충족하는 밸브를 선택한 뒤 코일 전압, 기능, 듀티 정격, 환경 보호 및 파일럿 압력 한계를 확인합니다.
밸브 기능도 회로와 맞아야 합니다. 일반적인 복동 실린더에는 4방향 방향 제어 기능이 필요하며 보통 5/2 또는 5/3 밸브로 구현합니다. 고유량 2/2 공정 밸브는 이 방향 논리를 대신하지 못합니다. 포트 기능은 4방향 5포트 밸브가 실린더를 제어하는 방법을 참조하십시오.
공급 및 배기 경로를 함께 선정해야 하는 이유는 무엇입니까?
ISO 6358-3은 구성품과 배관으로 이루어진 시스템을 다루며 아음속 및 초크 압축성 유동을 모두 포함합니다(ISO 6358-3:2014, 2025년 확인). 모든 행정은 동시에 한 공급 경로와 반대쪽 배기 경로를 사용하므로 경로를 함께 선정하십시오. 설치된 튜브, 피팅, 속도 제어기, 매니폴드 및 사일렌서는 직렬 제한으로 작동합니다.
5/2 회로에서 전진은 P에서 A로 공급되고 B에서 EA로 배기될 수 있습니다. 후퇴는 P에서 B로 공급되고 A에서 EB로 배기됩니다. 카탈로그가 경로별로 다른 정격을 제시하면 두 조합을 모두 확인하십시오. 작은 배기 사일렌서나 거의 닫힌 미터아웃 속도 제어기가 입구 경로가 충분해도 한 방향을 지배할 수 있습니다.
밸브 용량을 제품 표기가 아니라 경로의 속성으로 생각하십시오. 한 행정의 지배 용량은 그 순간의 한 공급 경로와 반대쪽 배기 경로가 결합된 결과입니다. 그래서 같은 밸브 본체로 한 실린더 방향은 시간을 놓치고 반대 방향은 통과할 수 있습니다.
저항 하중 또는 오버런 하중을 가진 복동 실린더의 일반적인 시작 배치로 미터아웃 제어를 사용하십시오. 미터아웃은 배기를 계량해 앞서 달리려는 하중에 맞서는 배압을 유지합니다. 미터인은 적용 사례가 있지만 자동으로 정밀 위치 제어를 제공하지 않으며 보조 하중에서는 불안정할 수 있습니다. 설치 선택은 유량 제어 밸브 선정 가이드를, 유동 중에만 나타나는 제한 위치는 압력 강하 문제 해결 가이드를 참조하십시오.
고정 배수가 아니라 실제 불확실성에서 여유를 더하십시오
Parker의 예시 표는 허용 압력 강하를 2, 5 및 10 psi로 구분하며 하나의 보편적인 백분율을 정하지 않습니다(Parker Hannifin, 2026년 열람). 모든 답에 1.2, 1.3 또는 1.5를 곱하고 추가 용량의 근거를 밝히지 않는 것보다 이름을 붙인 운전 조건을 다시 계산해 여유를 만드십시오.
시나리오로 여유를 만드십시오. 생산 사이클 중 예상되는 최저 입구 압력에서 선정값을 다시 계산합니다. 튜브 용적을 포함합니다. 실제 로드 크기를 확인합니다. 비공식 평균이 아니라 허용되는 최악의 행정 시간을 사용합니다. 다른 액추에이터가 겹치면 그 중첩을 모델링합니다. 그런 다음 명시한 조건을 만족하는 다음 카탈로그 크기를 선택하십시오.
| 불확실성 | 더 나은 공학적 대응 |
|---|---|
| 공유 공급 압력이 변함 | 측정한 동적 최저 압력에서 선정 |
| 밸브가 실린더에서 멂 | 가압되는 두 라인 용적을 모두 추가 |
| 생산 하중이 변함 | 힘 여유를 확인하고 최대 하중을 시험 |
| 향후 더 빠른 레시피가 정해져 있음 | 그 문서화된 시간을 두 번째 운전 조건으로 계산 |
| 카탈로그 데이터가 다른 표준 조건을 사용함 | 단위를 정규화하거나 제조업체 선정기를 사용 |
| 동시 액추에이터가 가능함 | 실제로 시간상 겹치는 수요만 합산 |
일괄 계수를 피하는 이유는 무엇일까요? 실제 문제가 압력 붕괴일 때에도 회로가 작게 선정될 수 있습니다. 다른 기계에서는 밸브가 불필요하게 커져 비용이 늘고 계량이 어려워질 수 있습니다. 이름을 붙인 불확실성은 시험할 수 있지만 정체를 모르는 백분율은 시험할 수 없습니다.
카탈로그 용량은 충분해 보이는데 설치 시스템이 여전히 느리다면 밸브 제한과 회로의 나머지 부분을 나누기 위해 밸브 유량과 시스템 병목 가이드를 사용하십시오.
여러 실린더는 계산을 어떻게 바꿉니까?
CAGI는 잘 설계된 시스템에서 컴프레서 토출부터 사용 지점까지의 전체 압력 강하를 10% 이하로 제한할 것을 권고합니다(CAGI, 압축공기 사용 방법, 2026년 열람). 여러 실린더에서는 시간상 겹치는 방향별 유량 수요만 더한 뒤 그 피크를 공통 레귤레이터, 매니폴드 및 공급 라인에 대해 확인하십시오.
모든 행정이 동시에 일어날 수 있는 경우가 아니라면 모든 실린더 유량을 더하지 마십시오. PLC 순서에서 간단한 시간표를 작성합니다.
| 시간 구간 | 활성 행정 | 공유 경로 선정에 사용할 유량 |
|---|---|---|
| A가 단독 전진 | A 전진 | QA,ext |
| A 전진 중 B 후퇴 | 두 행정 동시 | QA,ext + QB,ret |
| B가 대기 중 C 전진 | C만 전진 | QC,ext |
| 모든 실린더가 대기 | 동작 유량 없음 | 누설 및 제어 공기 수요만 |
가장 큰 동시 합계로 공통 레귤레이터, 매니폴드 공급 및 공급 튜브를 확인하십시오. 각 분기 밸브에는 자체 방향별 경로 검사가 여전히 필요합니다. 순차 동작에서 모든 이론 행정의 합으로 공통 경로를 선정하면 수요를 과대평가합니다. 겹치는 동작에서 가장 큰 단일 실린더만으로 선정하면 수요를 과소평가합니다.
중첩 중 매니폴드 동적 압력이 떨어지면 먼저 상류 제한과 저장 전략을 확인하십시오. 국부 리시버는 사용 가능한 압력 범위, 재충전 시간, 체크 밸브 배치 및 안전 요구사항을 계산했을 때만 짧은 피크를 지원할 수 있습니다. 정격이 부족한 레귤레이터나 공급 라인을 대신하지는 않습니다.
기계에서 행정 시간을 어떻게 검증합니까?
CAGI는 컴프레서 토출 압력이 2 psig 초과할 때마다 컴프레서 동력이 약 1% 증가한다고 보고합니다(CAGI, 압축공기 사용 방법, 2026년 열람). 기계에서 타임스탬프와 동적 압력으로 행정을 검증하십시오. 느린 액추에이터 하나를 구하려고 플랜트 설정값을 올리면 국부 제한을 숨기고 다른 곳에서 지속적인 에너지 비용을 만듭니다.
생산 하중, 실제 순서 및 정상 공급 조건에서 선정한 밸브를 시운전하십시오.
- 전기 명령, 첫 움직임 및 끝 센서 타임스탬프를 별도로 기록합니다.
- 각 행정에서 밸브 입구와 실린더 양쪽 포트의 압력을 기록합니다.
- 시스템이 운전 온도에 도달한 뒤 전진과 후퇴를 여러 번 측정합니다.
- 쿠션 니들과 속도 제어기가 단순히 최단 시간이 아니라 안정적인 감속을 위해 설정되었는지 확인합니다.
- 기계의 동시 공기 수요가 가장 높은 조건에서 시험을 반복합니다.
시간 추적은 세 구간을 분리합니다.
- 밸브 전환 지연: 전기 명령부터 새 유로가 형성될 때까지.
- 압력 상승 지연: 유로 변경부터 피스톤 초기 이탈까지.
- 이동 시간: 첫 피스톤 움직임부터 끝 위치까지.
데이터시트의 밸브 응답 시간은 명시된 시험 조건에서 첫 번째 구간을 설명합니다. 긴 튜브를 채우거나 하중과 마찰을 이길 만큼 실린더 압력을 만들거나 피스톤을 300 mm 이동하는 시간은 포함하지 않습니다. 따라서 밸브 응답이 20 ms라고 해서 명령부터 센서까지 500 ms 요구사항을 통과한다는 뜻은 아닙니다. 전기 및 공압 시간 경계는 솔레노이드 밸브 응답 시간 측정 가이드에서 자세히 설명합니다.
입구 압력은 유지되는데 충전 포트 압력이 느리게 상승하면 밸브 경로, 튜브, 피팅 내경 및 공급측 제어기를 검사하십시오. 입구 압력이 처지면 레귤레이터, 필터, 매니폴드 공급 및 동시 수요 쪽으로 상류를 이동해 확인합니다. 두 챔버 압력이 모두 타당한데 동작이 멈칫하면 하중, 정렬, 씰 마찰 및 초기 이탈 거동을 조사하십시오.
동적 행정 검증은 생산 하중에서 명령, 첫 움직임, 도착 및 유동 압력을 기록하는 시간 시험입니다. 승인 기록에는 밸브 모델, 코일, 펌웨어 시간 정의, 튜브 크기, 제어기 설정, 하중, 온도, 동적 압력 추적 및 측정 시간을 남겨야 합니다. 이 기록이 있으면 이후 정비 변경을 주관적인 판단이 아니라 진단 가능한 변경으로 만들 수 있습니다.
솔레노이드 밸브 선정 FAQ
Parker의 1초 예시는 정의된 실린더, 압력 및 허용 압력 강하에서 Cv 1.06에 도달하는 반면 ISO 6358은 구성품 시험과 시스템 계산을 구분합니다(Parker Hannifin, 2026년 열람; ISO 6358-3, 2025년 확인). 다음 네 답변은 동작 수요, 카탈로그 데이터, 전기 응답 및 설치 성능의 차이를 유지합니다.
포트 크기만으로 솔레노이드 밸브를 선정할 수 있나요?
아닙니다. 1/4인치 포트는 연결을 나타낼 뿐 실제 내부 유량 용량을 나타내지 않습니다. 먼저 방향별 실린더 수요를 계산하십시오. 그런 다음 예상 압력에서 모델의 공압 유량 곡선, Cv 방법 또는 ISO 6358 데이터를 확인합니다. 마지막으로 연결된 튜브, 피팅, 속도 제어기 및 배기 하드웨어를 검증하십시오.
전진 유량과 후퇴 유량 중 어느 쪽으로 선정해야 하나요?
두 방향을 모두 계산하고 밸브의 초기 용량 검사에는 지배 방향을 사용하십시오. 보어 63 mm, 로드 20 mm 예시에서 동일한 0.5초 목표라면 전진은 776.7 L/min, 후퇴는 698.5 L/min이 필요합니다. 목표 시간이 다르거나 하중이 보조하면 어느 방향이 더 어려운지가 달라질 수 있습니다.
더 큰 밸브가 실린더 행정 시간을 반드시 줄이나요?
아닙니다. 다른 구성품이 지배적인 제한이 되면 밸브 용량을 늘려도 행정 시간이 줄지 않습니다. 튜브 내경, 레귤레이터 처짐, 피팅, 속도 제어기 설정, 사일렌서, 쿠션, 하중 및 마찰이 한계를 만들 수 있습니다. 밸브 크기를 바꾸기 전에 동적 압력을 측정하고 명령, 초기 이탈 및 이동 구간을 비교하십시오.
밸브 응답 시간이 실린더 행정 시간에 포함되나요?
사양의 경계에 따라 다릅니다. 명령부터 센서까지의 시간에는 밸브 전환, 압력 상승, 피스톤 이동, 쿠션 및 센서 응답이 포함됩니다. 첫 움직임부터 끝 위치까지의 시간에는 앞선 지연이 제외됩니다. 요구사항에 경계를 명시하고 각 구간을 측정하여 빠른 코일을 빠른 액추에이터 시스템으로 잘못 판단하지 마십시오.
최종 선정 규칙
63 mm 보어와 300 mm 행정의 계산 예시는 6 bar(g)에서 0.5초 이상적인 전진에 776.7 L/min 또는 27.43 SCFM이 필요합니다(NIST 변환 참고자료, 2026년 열람). 최종 선정에는 제조업체 방법과 설치 경로 시험을 더해야 합니다. 계산 수요는 시작점이지, 더 큰 대표 유량이면 어떤 제품이든 행정 시간을 달성한다는 약속이 아닙니다.
최종 규칙은 간단합니다. 두 챔버의 수요를 계산하고 실제 운전 압력에서 밸브 제조업체의 압축공기 방법으로 선정하며 관련 공급 및 배기 경로를 확인한 뒤 전체 동작을 동적으로 검증하십시오. 입력값을 모르면 측정하십시오. 이 원칙이 포트 크기 추측 대신 재현 가능한 선정과 명확한 시운전 시험을 제공합니다.