공압 부속기기 실린더 스위치의 필요성과 종류

 

실린더 스위치

생산 설비의 자동화, 성력화의 진전에 따라 설비에 사용되는 공압 기기에는 고속응답, 고신뢰성이 필연적으로 요구되고 있습니다. 이와 같은 배경 가운데 공압 실린더에 잇어서는 피스톤 위치의 정확한 검출이 요구되어, 전용 위치 검출 센서를 부착한 실린더의 수요가 급격히 증가하고 있습니다.

 

위치 검출용 센서의 필요성

공압 실린더의 피스톤 위치를 검출하는 목적은 피스톤이 일정한 스트로크 위치까지 동작했는가를 확인하고, 그 신호에 의하여 다음 동작을 하거나 일정한 위치까지 동작하지 않을 때는 다음 동작을 금지하는 시퀀스를 구성하는 것에 의하여, 정확히 순차 동작을 하게 함으로써 기계 설비의 파손 방지, 안전 가동을 확보하는 데 있습니다.

오늘날 공압 실린더의 신뢰성은 매우 높은 수준에 있으나, 기계 설비에 이것을 조립할 경우 과부하, 공압 저하 등의 외적 요인으로 작동 불량을 일으킬 가능성이 완전히 배제된 것은 아닙니다.

위치 검출용 센서의 종류

리밋 스위치 - 기계적 접촉방식으로 고정구, 도그 설계 제작이 필요하며 고정 스페이스가 큽니다. 또한 검출 위치 조정이 곤란하며 자기의 영향을 받지 않습니다.

근접 스위치 - 임피던스 변화 방식으로 고정구의 설계 제작이 필요하며 고정 스페이스가 큽니다. 또한 검출위치 조정이 곤란하며 오염의 영향을 받지 않습니다.

광전 스위치 - 광의 변화 방식으로 고정구의 설계 제작이 필요하며 고정 스페이스가 큽니다. 또한 검출 위치 조정이 곤란하며 자기의 영향을 받지 않습니다.

실린더 스위치 - 자기의 변화 방식으로 고정구의 설계 제작이 불필요하며 고정 스페이스가 작습니다. 또한 검출위치 조정이 용이하며 오염의 영향을 받지 않습니다.

이와 같은 이상이 발생한 경우에 기계 설비를 정확히 제어하고 안전하게 가동시키기 위해서는 센서가 절대적으로 필요합니다.

 

피스톤 위치 검출용 센서의 종류

공압 실린더의 피스톤 위치 검출용으로 사용되는 센서의 종류와 그 사용 방법, 특징 등을 위에 언급하였으며 여기에서 공압 기기 메이커에서 판매되고 있는 피스톤 위치 검출을 위한 전용 센서를 편의상 실린더 스위치라고 합니다.

 

실린더 스위치 사용의 이점

공압 실린더의 피스톤 위치 검출용으로 사용되는 각 센서의 가격 비교를 아래 표에 나타내었습니다. 이 표에서도 분명하게 나타나듯이, 피스톤 위치 검출을 위한 전용 센서인 실린더 스위치를 사용하는 것이 다른 센서를 사용하는 것보다 훨씬 유리합니다.

센서명	센서가격	고정구 설계 제작비	센서 고정비	검출 위치 조정비
리밋 스위치	중	필요	필요	대
근접 스위치	대	필요	필요	대
광전 스위치	대	필요	필요	대
실린더 스위치	소	불필요	불필요	소

스위치 이외의 범용 센서를 사용할 경우에는 공통적으로 다음의 공수가 필요합니다.

- 센서의 선정

- 센서의 고정 위치 설계

- 센서 고정구의 설계

- 센서 고정구의 제작

- 센서 고정구의 조립

따라서 검출 위치의 변경이나 검출 위치를 추가할 경우 많은 공수를 들여야만 합니다. 이에 대하여 실린더 스위치를 사용할 경우에는 상기에서 기술한 공수가 전혀 필요치 않으므로 사양 변경 등이 생기러 다로 즉시 대응할 수 있을 뿐만 아니라 전용 고정구로 고정하기 때문에 검출 위치 조정도 매우 쉽습니다.

 

실린더 스위치의 종류

(1)피검출체에 의한 분류

1) 영구 자석 검출식 스위치

영구 자석 검출식은 비자성체 피스톤에 영구 자석을 조립하거나 피스톤 그 자체를 영구 자석으로 구성하고 실린더 튜브의 외주에 고정한 스위치를 영구 자석의 자계에 의하여 작동시키는 것입니다. 이 방식은 자성체 검출식 스위치에 비하여 스위치의 외형 치수를 작게 할 수 있는 특징이 있기 때문에 현재 시판되고 있는 실린더 스위치의 대부분은 이 방식을 채용하고 있습니다.

2) 자성체 검출식 스위치

자성체 검출식은 스위치 내부에 영구 자석을 내장한 것으로서, 자성체 피스톤이 접근하지 않은 상태에서는 스위치가 작동하지 않도록 영구 자석의 위치를 조정한 것입니다. 이 스위치에 자성체 피스톤이 접근하면 자계가 변화하여 스위치가 작동하고 이 방식은 피스톤이 자성체, 실린더 튜브가 비자성체로 구성되어 있으면 실린더 설치 후에라도 필요에 따라 스위치를 설치할 수 있는 특징이 있습니다.

 

(2) 검출 소자에 의한 분류

1) 유접점 스위치

검출 소자에 리드 스위치를 사용한 것입니다.

2) 무접점 스위치

검출 소자에 홀소자, 자기 저항 소자 등의 반도체 또는 강자성 합금 박막으로 이루어지는 자전 변환 소자를 사용한 것으로써, 증폭 회로를 내장하고 있습니다.

 

(3) 기능에 의한 분류

사용자 요구의 다양화, 고도화에 따라 여러 가지 새로운 기능을 갖고 있는 스위치가 판매되고 있습니다.

1) 2색 표시 스위치

종래의 스위치는 스위치가 작동되고 있는 동안 적색 표시등이 점등하는 단색 표시 식이 었습니다. 2색 표시식은 종래의 적색 표시에, 스위치의 최적 고정 범위를 녹색으로 표시하여 최적 고정 위치를 판별할 수 있게 한 것입니다.

2) 위치 어긋남 검출 스위치

위 2색 표시 스위치에서 스위치의 고정 위치가 어떤 요인에 의해 최적 고정 범위를 벗어난 경우, 이상 신호를 발생하는 것으로서 생산 라인의 돌발적인 정지를 사전에 방지할 수 있습니다.

3) 강자계용 스위치

위 내용과 같이 실린더 스위치는 자계에 의하여 작동하는 동작 원리이기 때문에 일반용인 것은 용접 자계 등의 강자계에서는 오작동을 일으켜 사용할 수 없습니다. 강자 기에요 스위츠는 특수 자기 실드 구조로 만들어져 용접 전류 15,000A 정도의 강자계에서도 사용이 가능합니다.