공합기술의 장점과 단점에 대해 알아보자.

 

 

 

1.1.3 공압의 특징

공압 시스템은 저가로 장치를 구성할 수 있는 특징과 함께 현재 사용하고 있는 장치나 기계를 쉽게 자동화,성력화 할 수 있어서그 경제적 효과가 매우 크다. 특히 최근 들어 로봇화나 FA 화가 추진되는 과정에서 공압 기술도 소형, 경량화의 요구에 일익을 담당하며 신뢰도가 높은 시스템을 구축하고 있다. 공압 방식의 특징을 동력 전달과 그 제어성 면에서 같은압력 에너지를 이용하는 유압 방식과 비교하여 살펴보면 다음과 같다.

 

 

 

(1) 공압 기술의 장점

1. 동력원인 압축 공기를 간단히 얻을 수 있다.

공기는 무료이고 무한대로 많다. 이 공기는 전동기와 압축기만 있으면 전력이 계속 공급되는 한 어느 장소에서 얼마든지간단히 얻을 수 있는 에너지원이다.

2. 힘의 전달이 간단하고 어떤 형태로도 전달할 수 있다.

유체에 의한 힘의 전달로서 멀리 떨어진 위치라도 배관만으로 간단하게 전달 할 수 있다. 또한 기계의 구동축처럼 방향을맞출 필요가 없고, 어느 방향이든 자유로이 전달할 수 있다.

3. 힘의 증폭이 용이하다.

공압 실린더의 용량을 크게 함에 따라 같은 공압으로도 파워를 증대시킬 수 있다.

4. 속도 변경이 가능하다.

공기량의 증감에 따라 구동 기기(액추에이터)의 속도를 자유로이 조절할 수 있다.

5. 제어가 간단하다.

압축 공기는 압력 조정에 의해 무단 또는 단계적으로 출력을 조절할 수 있으며, 이처럼 압력을 증감시키거나 방향의 변환, 유량 조정 등의 조작과 그 제어가 비교적 간단하다. 이 점이 공압 기술이 자동화에 이용되고 있는 큰 원인이다.

6. 취급이 간단하다.

압축 공기는 사용한 공기를 대기로 방출하여도 오염될 염려가 없다. 또한 취급에서도 손이나 의류가 오염되지 않고 냄새가 발생하는 일도 없다. 유압 기술에 비해 아주 큰 장점이다.

7. 인화의 위험이 없다.

일반적으로 사용하는 7kgf/cm$^2$ 이하의 압력 아래에서는 인화나 폭발의 염려가 없다.

8. 탄력이 있다.

공기는 압축할 수 있는 물질이며, 이것은 충격을 받을 때 완충 작용한다. 이러한 성질을 응용한 것이 차량 등에 이용되고있는 공기 스프링이다.

9. 에너지 축적이 용이하다.

압축이 가능하다는 것은 반대로 압력을 축적할 수 있다는 것으로 공기탱크만으로 축적이 가능하며, 정전 시 비상 운전이나 단시간 내 고속 운전, 축압을 이용한 프레스의 다이 쿠션 등에 이용되고 있다.

10. 안전하다.

유압과 같이 서지(Surge) 압력이 발생하지 않으므로 과부하에 대해 안전하다.

 

 

 

(2) 공압 기술의 단점

1. 큰 힘을 얻을 수 없다.

공기는 큰 힘을 가하여 압축한다. 이것은 전항에서 설명한 것처럼 탄력성이 있어 장점이지만, 유압과 같이 큰 힘을 얻을수 없다. 공압에서는 압축성과 공압 기기들의 내구성 등으로 인해 10kgf/cm$^2$ 까지가 한계이므로 출력 면에서는 유압과 비교가 안 된다.

2. 정밀한 속도 제어가 곤란하고 효율이 낮다.

공압은 압축성 유체이므로 액추에이터의 위치 제어가 곤란하고, 또한 부하 변동 시 작동 속도가 영향을 받기 때문에 정밀한 속도 제어가 어렵다.

 

1.1.4 공압의 이용 분야

최근 자동화에 의한 생산 공정 개선이 가속화됨에 따라 공압은 여러 분야에서 많이 활용되고 있으며, 특히 간이 자동화(low cost automation)에 주로 활용되고 있다. 또한 전자 제어 기기의 발달과 가격 저하로 공압과 전기, 전자 제어가 병용되어 프로그래머블 컨트롤러와 매칭되어 사용되고 있으며, 액추에이터도 종래의 ON-OFF 적 제어에서 임의 위치 제어를 할 수 있는 아날로그적 운동이 가능한 것도 개발되고 있다. 공압 에너지의 이용 분야를 살펴보면 다음과 같다.

 

1. 액추에이터에 압축 공기를 공급하여 힘을 얻는 방법과 압축 공기의 분출 유를 이용하는 방법이 있다. 전자는 자동화에가장 일반적으로 사용되는 방법이며, 후자는 최근에 그 이용 방법이 더욱 주목된다. 분출류를 이용하는 방법의 예는 공기 커튼, 공압 반송, 에어 제트에 의한 검출, 공압 베어링 및 공압 자동 직기 등을 들 수 있다.

2. 압력의 범위로는 4~6kgf/cm$^2$의 압력을 이용하는 일반 산업 분야와 1kgf/cm$2$전후의 압력을 이용하는 프로세스 제어 분야로 크게 구별된다.

3. 산업별로는 석유 화학 등의 무휴 운전으로 내 환경성이 중시되는 분야, 의료, 식품 등 인체에 해를 끼치지 않아야 하는 분야, 차량등 안전과 신뢰성을 요구하는 분야, 반도체 산업 등의 소형, 기밀, 방진 등을 매우 중요시하는 분야 등 여러 분야에서 이용된다.

4. 기능별로는 가공 공정 자동화, 용접 자동화, 포장 자동화, 조립 자동화, 반송 자동화 및 계측 자동화 등에 이용되며 작동 횟수와 빈도도 연간 수회에서 수억회 작동하는 분야까지 활용된다.