[공압 지식] 방향제어 솔레노이드 밸브의 종류 및 작동원리
안녕하세요 YH INTERNATIONAL입니다.
솔레노이드 밸브는 크게 유체가 흘러가는 방향을 제어해주는 방향제어(DIRECTIONAL CONTROL) 밸브와 유체의 양을 제어하는 유량비례제어(PROPORTIONAL VAVLE) 밸브로 나뉘어집니다.
오늘은 솔레노이드 방향제어 밸브의 작동원리와 종류에 대해 알아보도록 하겠습니다.
솔레노이드 방향제어 밸브란?
솔레노이드 밸브를 찾다보면 5/2WAY, 3/2WAY, 2/2WAY 등의 표기형식을 볼 수 있습니다.
솔레노이드 방향제어 밸브는 말 그대로 유체의 방향을 제어해 주는 공압부품입니다.
방향을 제어해 준다? 복동 에어실린더를 통해 자세히 알아볼까요?
우선 복동 에어실린더란 아래의 그림과 같이 공압을 이용하여 실린더 피스톤의 전진과 후진 모두를 제어할 수 있는 실린더입니다.
피스톤이 전진과 후진을 하기 위해서는 전진할때에는 에어실린더 후부에 공압이 채워져야 하며 이때 에어실린더 전부의 공압은 배기되어야 합니다. 후진의 경우는 이와는 반대입니다.
이렇듯 공압이 채워지고 빠지는 그 흐름을 제어해주는 것이 솔레노이드 방향제어 밸브입니다.
아래의 그림을 참고하여 설명드리겠습니다.
그림 하단에 위치한 것이 방향제어 밸브입니다.
에어실린더가 전진을 하는 왼쪽 사진부터 볼까요?
왼쪽의 방향제어 밸브를 보시면 1번과 4번 포트가 연결되어 있고 2번과 3번포트가 연결되어 있습니다.
참고사항으로 방향제어 밸브의 1번포트는 공압 공급포트이고 3번포트와 5번포트는 배기포트입니다. 이것은 공통의 약속으로 모든 방향제어 밸브의 1번 포트는 공급포트이고 3번, 5번포트는 배기포트입니다.
다시 돌아와서 1번 포트와 4번포트가 연결되면 에어실린더의 후부에는 공압이 채워지게 되고, 2번포트와 3번포트가 연결되므로 에어실린더 전부의 공압은 배기되므로 실린더는 전진 운동을 합니다.
에어 실린더가 후진을 하는 오른쪽 사진을 보면 전진 운동과는 반대로 1번포트와 2번포트가 연결되어 전부에 공압이 채워지고 4번과 5번포트가 연결되어 후부의 공압이 배기되므로 실린더는 후진 운동을 합니다.
정리하자면, 솔레노이드의 힘을 이용하여 포트간의 연결을 변경하여 유체의 방향성을 제어하는 것이 바로 방향제어 밸브입니다. 솔레노이드에 전류가 흐르지 않을 때에는 방향제어 밸브의 왼쪽 방이 작동을 하고 솔레노이드에 전류가 가해지면 방향제어 밸브의 오른쪽 방이 작동을 하는 것입니다.
솔레노이드 방향제어 밸브의 종류
방향제어 밸브에는 기능별로 2-way, 3-way, 4-way, 5-way로 나뉘어집니다.
자세한 설명 전에 우선 방향제어 밸브를 명명하는 기준에 대해 알아볼까요?
<방향제어 밸브 이름 기준>
위의 사진에 나온 방향제어 밸브의 이름은 5/2 way 밸브라고 합니다. 그리고 앞숫자를 따서 5-way/2위치 밸브라고도 합니다.
여기서 "5/2"는 5개의 포트 & 2개의 방(위치)라는 의미입니다.
아래의 사진을 통해 자세히 설명드리자면,
사진 속 방향제어 밸브는 두개의 사각형의 합으로 이루어져 있으며 한개의 사각형을 하나의 위치라고 합니다. 또한 각 위치당 포트의 수는 3개입니다.
결론적으로 각 위치당 3개의 포트 & 2개의 위치로 구성되어 있는 솔레노이드 방향제어 밸브를 3/2 way 밸브라고 명명합니다.
<방향제어 밸브의 종류들>
이제부터는 위에서 언급한 2, 3, 4, 5 way 방향제어 밸브에 대해 자세히 알아볼까요?
1. 2way - 2위치 밸브(2/2 way)
이 밸브는 공압의 On/Off를 담당하는 밸브로 가장 기본이 되는 방향제어 밸브입니다. 밸브 내부 관로의 열리고 닫힘을 통해 공압을 전달하고 차단하는 역할을 합니다.
2. 3way - 2위치 밸브(3/2 way)
이 밸브는 공압을 공급하고 공급된 공기를 다시 배출하는 경우 사용됩니다. 방향제어 밸브의 솔레노이드가 작동을 하면 1번에서 2번을 통해 공급되던 공압이 차단되고 공급된 공기가 2번포트를 통해 3번포트로 배기됩니다. 단동 에어실린더와 주로 사용되며, 단동 에어실린더의 후부에 공압을 공급하고 실린더 후진 운동의 경우에는 후부의 공압을 배기시키는 역할을 합니다.
3. 4way - 2위치 밸브(4/2 way)
이 밸브는 앞서 설명드린 복동 에어실린더의 사례를 생각하시면 됩니다.
솔레노이드에 전류가 흐르지 않는 상태에서는 에어실린더 후부로 들어가 전진 운동을 하고 솔레노이드가 작동을 하면 후부의 공압은 4번포트를 통해 3번포트로 배기되고 전부에는 1번포트를 통해 공압이 전달됩니다.
4. 5way - 2위치 밸브(5/2 way)
이 밸브는 4/2way 밸브와 비슷합니다. 복동 에어실린더를 예로 들면 동일하게 전진과 후진 운동을 제어할 수 있지만 하나의 차이점은 배기 포트를 구분하였다는 점입니다.
4/2way의 경우 3번 배기포트를 공용으로 사용했지만 이 밸브는 3번과 4번 배기포를 구분하여 사용합니다.
5. 3위치 밸브
마지막으로 3위치 밸브가 있습니다. 이 밸브는 2위치 밸브와는 달리 중간에 하나의 방(위치)이 더 존재합니다. 이 공간에서는 공급 및 배기 포트가 모두 막혀있습니다.
일반적으로 에어 실린더의 위치제어 어플리케이션에 사용됩니다. 특정 위치에서 모든 포트를 막아버리면 에어실린더 내부 공압의 공급과 배기 모두 정지되며 이때 에어 실린더는 특정 위치에서 정지하게 됩니다.
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