유압1-유압회로 기초

유압회로에 대해서 같이 살펴보도록 하겠습니다 유압회로는 우리가 이제 앞에서 공압회로를 이미 한번 경험하고 지금 들어가는 것이기 때문에 유사한 점이 굉장히 많다는 그런 특징들을 가지고 있습니다 가장 기본적인 유압회로의 하나의 회로를 보여주고 있는데 복동실린더입니다 복동실린더 모양도 비슷하게 다 생겼죠 4포트 2웨이 편솔레노이드 밸브를 사용해서 복동 실린더와 연결되어 있는 모습이구요 아래쪽에 있는 것은 이제 우리가 보통 일반적으로 파워 유니트 하이드로릭 파워 유니트 그러니까 유압 파워 유니트 라고 부르는 그 공급 장치의 약식 기호입니다 약식 기호 그래서 우리가 공압 같은 경우는 컴프레셔에서 올라오는 압축 공기의 기호를 일반 삼각형으로 나타냈는데 유압 같은 경우는 공압과 조금 구분을 하기 위해서 이렇게 까만색으로 칠해진 삼각형을 파워소스로 이렇게 그려주고 있습니다 유압에서 가장 큰 특징은 유압류 오일을 사용하기 때문에 그 오일은 시스템 안으로 들어갔다가 반드시 복귀가 되어서 다시 탱크로 복귀된다 라고 하는 그런 특징이 있습니다 공압 같은 경우는 사용이 되고 밸브에서 소음기를 통해서 빠져나가게 되죠 즉 공기 중으로 그냥 빠져나가서 없어지게 됩니다 하지만 유압 같은 경우는 들어간 오일이 반드시 흘러서 탱크로 다시 복귀가 되어야 하는 그런 특징들을 가지고 있는 거죠 그래서 이렇게 탱크 표시가 같이 되고 있는 겁니다 보통 이렇게 파워소스와 탱크는 하나의 시스템 압력 릴리프 밸브 압력 릴리프 기본적으로 여기 중간에 있는 밸브 우리가 공압에서도 계속 봐왔던 이 밸브는 방향제어 밸브라고 하는 거죠 방향제어 밸브의 역할은 실린더를 전진시키거나 후진시켜 주는 그런 역할을 하는 것이 바로 방향제어 밸브의 역할이었죠 그리고 또 실린더의 속도를 제어하기 위해서는 우리가 유량 제어 밸브 특별히 일방향 유량 조절 밸브 또는 일방향 유량 제어 밸브 라고 하는 것을 사용했는데 압력을 제어하기 위해서는 압력을 제어하기 위해서는 유압 같은 경우는 이렇게 압력 릴리프 밸브 라고 하는 것을 사용하고 있습니다 그래서 이 압력 릴리프 밸브를 사용하는 것이 굉장히 중요하고 특별히 유압 시스템 같은 경우는 높은 압력을 사용을 합니다 300바 이상의 높은 압력을 사용하다 보니까 압력을 적절한 압력으로 잘 설정하는 그런 역할을 하고 있는 이 압력 릴리프 밸브의 역할이 굉장히 중요합니다 그래서 압력 릴리프 밸브는 우리가 여기서는 지금 이렇게 여기 이쪽에다가 탱크 기호가 되어 있지만 실제로는 이 라인이 아래쪽에 있는 이 탱크와 같이 합쳐진다 라고 보시면 되는 거죠 그래서 여기에서 지금 이 압력 릴리프 밸브의 역할은 메인 파워 유닛에서 공급이 되는 이쪽 라인에서 릴리프 시켜 주는 겁니다 압력을 릴리프 시켜 준다 라고 하는 것은 일정한 압력으로 떨어트려 준다는 거죠 그래서 파워 유닛에서 예를 들어서 한 300바 정도로 공급을 할 수 있도록 설정이 되어 있다고 하더라도 이 압력 릴리프에서 만약에 100바로 설정을 제한을 했다면 이쪽으로 공급되는 전체 압력은 100바로 제한이 되는 겁니다 자 압력의 단위가 지금 우리가 일반적으로 바 라고 하는 이 단위를 쓴다 라고 했는데 우리가 공압 시스템에서 사용했던 압력의 크기는 일반적으로 5바 정도를 사용한다 라고 했습니다 일반적인 자동화 장치라든가 일반적인 공압 실린더를 제어할 때 우리가 현장에서 많이 사용하는 압력이 이제 5바 정도 됩니다 그런데 유압 같은 경우는 일반적으로 한 300바 정도의 압력을 사용하니까 공압과 비교했을 때 굉장히 높은 압력을 사용한다라고 하는 것을 알 수 있죠 높은 압력을 사용한다라고 하는 것은 동일한 체적에서 그만큼 더 높은 힘을 낼 수 있다라고 하는 것을 의미를 합니다 자 그래서 우리가 이제 이렇게 유압 시스템은 압력 릴리프 밸브를 이용해서 압력을 조절을 한다라고 보시면 됩니다 동작되는 모습을 우리가 시뮬레이터를 통해서 한번 같이 보도록 하겠습니다 자 이렇게 자 우리 설정된 압력을 먼저 한번 볼까요 지금 파워유닛의 공급 압력은 지금 현재는 450바로 설정이 되어져 있습니다 450바로 그리고 압력 릴리프의 압력은 크래킹 압력이라고 해서 80바로 지금 설정이 되어 있습니다 즉 공급에서 450바로 공급을 하더라도 압력 릴리프 밸브에서 80바로 제한을 해 놓은 경우에는 시스템의 압력이 80바로 제한이 되는 겁니다 자 그 다음에 이렇게 이제 공급이 되는 라인 그 다음에 실린더 후진단과 전진단 쪽으로 이렇게 이제 압력 게이지 우리가 압력을 확인할 수 있는 압력 게이지를 또 이렇게 이제 부착을 했습니다 이 상태로 해서 시뮬레이터를 돌려 보면 자 지금 현재 여기서는 비록 450바의 압력이 최대 압력으로 나갈 수 있지만 압력 릴리프에서 이미 80바로 제한을 했기 때문에 자 이렇게 해서 이쪽 라인으로 지금 탱크로 빠지고 있는 겁니다 그래서 80바의 압력으로 지금 제한이 되고 있는 상태고요 그 다음에 빨간 쪽 라인을 쭉 따라서 올라가 보면 실린더의 이쪽 전진포트 쪽에 지금 유압류가 이렇게 꽉 들어가 있는 상태입니다 오일이 이쪽에 꽉 차 있는 상태죠 그래서 현재 이쪽 라인 공급이 되고 있는 이쪽 라인은 지금 최대 압력 80바로 이렇게 나오고 있는 상태죠 여기서 밸브를 동작을 시키면 전환이 되고 이제는 이쪽 라인으로 이렇게 빨갛게 압력이 형성되어 있는 모습을 볼 수 있죠 지금 이쪽으로 유압류가 다 들어가 있고 들어있던 유압류는 이쪽 라인을 통해서 이렇게 탱크로 다 복귀가 됐습니다 빠져나왔습니다 그래서 이제 압력이 이쪽 라인이 이제 80바로 압력이 형성이 되어 있는 모습이죠 다시 후진을 시키면 이렇게 다시 복귀가 돼서 이쪽 라인으로 이제 유압류가 돌아온 모습을 확인할 수가 있습니다 그래서 기본적으로 방향제어 밸브와 실린더를 이용해서 전후진 제어하는 것은 공압에서 봤던 것과 큰 차이가 없지만 기본적으로 유압 시스템에서는 이렇게 압력 릴리프 밸브를 이용해서 시스템의 압력을 제한하기 때문에 실제로 우리가 이 유압회로를 구성을 할 때도 반드시 이 압력 릴리프를 사용해서 압력을 제한할 수 있도록 일반적으로 이제 이 압력 릴리프 밸브의 그 압력 조절은 위쪽에 있는 나사를 돌려서 손으로 돌리는 그 노브를 돌려서 이 스프링의 압력을 조정함으로써 압력을 제한할 수 있도록 하게 됩니다 그렇기 때문에 지금 현재 내가 설정한 압력이 몇 바다라고 우리가 확인을 하기 위해서는 실제로 이 유압 파워 유니트가 가동이 되어 있는 상태에서만 이것을 확인할 수 있다는 거죠 그래서 유압 파워 유니트를 가동하지 않은 상태 펌프가 지금 작동하지 않고 있는 상태에서는 지금 현재 내가 압력 릴리프 위에 붙어 있는 실제 노브 예를 들면 자 이렇게 생긴 밸브입니다 이렇게 생겼어요 그래서 이 압력 릴리프 밸브 위에 조절 노브가 있는데 이것을 우리가 돌린다고 할지라도 압력의 변화는 지금 현재는 우리가 볼 수가 없는 상태가 되는 거죠 그렇기 때문에 우리가 이 압력을 조절하기 위해서는 기본적으로 이 파워 유니트가 전원이 살아서 이제 공급이 되고 있는 상태 그 상태에서만 현재 압력을 우리가 압력 게이지를 통해서 확인할 수 있다라고 하는 겁니다 또 유압 시스템에서의 굉장히 큰 특징 중의 하나는 공압과 다르게 이 실린더의 중간 정지 또는 실린더의 위치 제어 방식을 많이 사용한다라고 하는 겁니다 무슨 얘기냐면 우리가 공압에서 일반적으로 5-2way 밸브 편솔이든 양솔이든 이렇게 솔레노이드 밸브를 사용할 때 이 밸브의 상태가 전환됐을 때 실린더는 완전히 전진 또는 완전히 후진 두 가지의 상태를 보통 사용을 하죠 하지만 유압 시스템 같은 경우는 완전히 전진 또는 완전히 후진 뿐만 아니라 중간정지 또는 어떤 특정 위치로 제어하는 그런 형식의 제어를 많이 사용하게 됩니다 그 이유는 공압시스템 같은 경우는 공기를 사용하기 때문에 그 공기를 가지고 정확한 유체의 양을 제어한다라고 하는 것이 굉장히 어려운 일이죠 그렇기 때문에 어떤 특별한 경우를 제외하고는 실린더를 중간에 세워서 뭔가를 어떤 위치 제어를 한다거나 하는 것을 일반적으로 많이 사용하지는 않습니다 하지만 유압 시스템은 우리가 유체를 사용하죠 오일이라고 하는 것을 사용을 하죠 그렇기 때문에 공압과는 다르게 정확한 양 제어 유체의 양을 제어하는 것이 훨씬 더 공압보다 정밀하게 제어가 가능하다라고 하는 거죠 그렇기 때문에 여러분들 유압으로 이루어진 시스템 중에서 우리가 흔하게 볼 수 있는 장비들이 포크레인 같은 것들을 보게되면 동작하는 모습들을 볼 때 굉장히 정밀하게 실린더들을 제어함으로써 포크레인의 팔을 제어하는 것을 볼 수가 있죠 그런것처럼 이 4-2way 밸브를 사용할 때가 아니고 4-2way 밸브 대신에 이제 4-3way 밸브라고 하는 이런 형식의 밸브 이런 형식의 밸브를 사용을 하게 되면 4-3way 밸브입니다 4-3way 밸브인데 이 4-3way 밸브의 지금 중간 위치는 지금 현재 여기서는 다 막혀져 있는 이런 형식을 가지고 있는 거죠 그렇기 때문에 지금 이런 형식을 가지고 있을 때 실린더는 움직이지 못하고 정지가 되는 그런 형태를 가지게 됩니다 시뮬레이터를 통해서 한번 볼까요 동작을 시키다가 정지를 시키면 다시 자, 정지시켰습니다. 동작을 시키다가 중간 위치로 정지를 시키면 들어가지도 못하고 나가지도 못하고 그리고 실린더 안에 있는 이 오일들도 더 이상 빠져나가지 못하고 이렇게 정지가 되어 있는 상태가 유지가 되는 거죠. 그래서 이런 형식으로 우리가 실린더를 정확하게 어떤 특정 위치에 정지해 놓는 이런 방식으로 어플리케이션을 사용하곤 합니다 그래서 우리가 이제 앞으로 유압 시스템을 가지고 이렇게 공유압회로를 조작을 할 때는 4-3way 밸브의 형태를 많이 사용할텐데 지금 현재는 우리가 이렇게 가운데 포트가 다 막혀져 있는 그런 형식을 지금 보고 있지만 이런 것을 이제 뭐 All Block Type 위쪽이 보통 A, B포트 그리고 아래쪽이 P, T포트 보통 이렇게 나타내죠 파워라인 그 다음에 T라인 그리고 작동라인에서 A와 B라인으로 이렇게 보는데 A, B, P, T가 다 막혀있다 그래서 A, B, P, T All Block 타입이라고 이렇게 이야기를 하고요 또 이 가운데 포트가 어떻게 연결되어져 있는가에 따라서 A, B, T 연결형 A, B, P 연결형 또는 P, T 바이패스형 이런식으로 몇가지의 타입들이 존재를 합니다 사용하는 어떤 어플리케이션에 따라서 약간의 그런 차이와 특징들이 있다라고 하는 것이 있는데 그런 것들은 차차 우리가 실제 회로들을 보면서 한번 설명을 하도록 하겠습니다 자 이와 같이 우리가 이제 유압 시스템의 큰 특징 중에 하나는 4-3way 밸브의 형식을 이용해서 이렇게 실린더의 중간정지 또는 위치제어와 같은 것들을 수행할 수 있다라고 하는 것이 큰 특징 중에 하나라고 할 수 있습니다