공압 실린더의 구조

공압 실린더

공압 실린더는 공기의 압력 에너지를 직선적인 기계적 힘이나 운동으로 변환시키는 작동 요소로, 공압 기술은 이 공압 실린더를 이용한 기술이라고 표현해도 과언이 아닐 만큼 많은 비중을 차지하고 있습니다. 그러므로 공압 메이커들은 각양각색의 공압 실린더를 개발 제작하여 매우 많은 종류의 실린더를 시판하고 있습니다.

 

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공압 실린더의 구조

공압 실린더는 자동화의 직선 운동 기기 중 가장 많이 사용되는 기기로 그 종류는 의외로 많고 구조적으로도 여러 가지가 있습니다. 실린더의 구조는 실린더 튜브, 피스톤, 피스톤 로드, 헤드 커버, 로드 커버, 체결 로드 등으로 구성되어 있으며 대부분의 공압 실린더는 이 기본 구성 요소를 사용 목적에 따라 바꾸거나 또는 다른 기능을 부가해서 여러 종류의 실린더로 만드는 것입니다.

 

피스톤

피스톤은 공기 압력을 받는 실린더 튜브 안에서 미끄럼 운동을 하며 때로는 고속으로 헤드 커버에 충돌하기도 하여 충분한 강도와 내마모성이 요구됩니다. 피스톤 둘레에는 피스톤과 튜브 사이를 실링 하는 패킹이 압입 되고 패킹의 구조에 따라 피스톤이 분할 구조로 된 것도 있지만 일반적으로는 단일체로 되어 있고, 재질은 부하 정도에 따라 회주철, 강, 플라 스팅, 알루미늄 합금 등이 사용됩니다.

 

피스톤 로드

피스톤 로드는 작용하는 부하에 따라 압축, 인장 굽힘, 진동 등의 하중에 견딜 수 있는 충분한 강도와 내마모성이 요구됩니다. 재질로는 S35C 이상의 합금이 사용되며 특수강, 스테인리스 등도 특수 용도로 사용되며 합금강을 사용할 때는 표면에 경질 크롬 도금을 하고 표면 거칠기 1.6S이하로 하여 내마모성의 향상, 부식 방지 및 패킹 마모를 줄입니다. 피스톤 로드는 충격력이나 굽힘 모멘트를 받아 파손될 우려가 있으므로 응력 집중이 발생하지 않도록 하여야 하며 행정 거리(Stroke)가 긴 경우 좌굴이 생기므로 설계상 설치면에서 고려해야 합니다.

 

실린더 튜브

실린더 튜브는 피스톤 움직임을 안내하는 것으로, 피스톤의 미끄럼 운동 및 내압이 걸리므로 내마모성과 내압성이 요구됩니다. 이와 같은 기계적 성능을 높이기 위하여 실린더 튜브도 20㎛정도의 경질 크롬 도금하고 그 표면을 1.6S 이하의 표면 거칠기로 가공합니다. 재질로는 탄소 강관 이외에 주철, 포금, 황동, 알루미늄 합금, 스테인리스 및 플라스틱 튜브도 사용됩니다.

 

헤드 커버, 로드 커버

실린더 튜브의 양단에 설치되어 피스톤 행정의 위치를 결정합니다. 완충 기구가 내장된 것은 이 헤드 커버부분에 설치되어 있고 피스톤 로드를 지지하고 있는 피스톤 로드 부싱과 로드 실용 패킹이 장착되어 있으며 재질로는 부하에 따라 중부하에는 아연, 알루미늄 합금, 주철, 황동, 청동 등이 사용되며 중부 하의 경우는 합금강이 사용됩니다.

 

체결 로드

체결 로드는 헤드 커버가 받는 공압이나 충격력을 견딜 수 있도록 충분한 강도를 가져야 하기 때문에 주로 합금강이 사용됩니다.

 

이번 포스팅에서는 공압실린더의 구조에 대해서 알아보았습니다. 다음 포스팅에서는 공압 실린더의 종류에 대해 알아보도록 하겠습니다. 실린더는 공압의 핵심 부품 중에 하나로 실린더를 어떻게 이용하느냐에 따라 설계가 전혀 다른 방향으로 가기도 합니다. 실린더의 운동 방향이나 스트로크를 이해하고 설계에 접목한다면 좋은 설계가 이루어지지 않을까 생각하며 포스팅을 마무리하도록 하겠습니다.