로드리스 실린더의 종류와 특성

로드리스 실린더의 종류와 특성에 대해 알아보자

공압 실린더에는 피스톤 로드가 없는 형식도 있다. 로드가 없는 실린더라 해서 로드리스 실린더라 불리는 이 실린더는 일반 실린더의 피스톤 로드에 의한 출력 방식과는 달리, 피스톤의 출력을 요크나 마그넷, 체인 등을 통하여 스트로크 범위 내에서 일을 하는 것이다. 따라서 로드리스 실린더를 사용하면 서리 면적이 극소화되는 장점이 있으며 전신 시와 후진 시의 피스톤 단면적이 같아 중간 정지 특성이 양호한 이점도 있다. 로드리스 실린더는 최근 그 사용이 확대되고 있으므로 종류와 특성을 알아보기로 한다.

슬릿 튜브식

밴드식이라고 하는 이 형식은 그 구조를 실린더  튜브에 릿이 있고, 피스톤은 요크를 통하여 유브 외부의 테이블에 직결되어 있다. 이 형식의 실린더는 실 밴드가 릿부에 화스너와 같이 끼어 들어간 방식과 마그넷으로 실 밴드를 실린더 튜브에 끌어들이는 방식 등에 따라 슬릿부의 누설을 방지한다. 특징은 피스톤과 요크, 테이블이 견고히 고정되어 있기 때문에 내하중성이 뛰어난 반면 구조상 누설을 완전히 방지할 수 없다. 

마그넷식

피스톤과 이동자에 각각 링 형식의 마그넷을 수개 조 조립하여, 마그넷의 흡인력으로 이동자를 이동시키는 구조로서 피스톤은 공압으로 작동하며 마그넷의 힘에 의해 이동자와 함께 실린더 튜브 외주를 섭동 하면서 이동하는 동작을 한다. 마그넷식의 특징은 피스톤과 이동자의 기계적인 연결이 없기 때문에 공기의 누이 전혀 없다. 그러나 기계적인 결합이 아니고 마그넷의 힘에 의한 결합이기 때문에 외부 스토퍼 등에 의한 부하 정지 시에는 피스톤과 이동자의 이탈 현상이 발생할 우려가 있다. 

체인식

체인식은 양로드형 실린더의 피스톤 로드를 양단에 고정하고, 체인과 스프로킷을 통하여 실린더 본체의 스트로크로, 테이블을 두 배의 스트로크로 작동시키는 방식으로 실린더에 대한 공기의 공급은 중공 피스톤 로드를 사용한다. 이 방식에서 테이블의 움직임은 구동용 양로드 실린더의 배속이고 출력은 반이다. 이 밖의 로드리스 실린더에는 피스톤 로드 대신에 굴곡이 가능한 와이어 벨트를 사용하여 피스톤의 한쪽에서 반대쪽으로앤드 커버를 통해서 와이어 벨트를 루프형으로 접속한 와이어 벨트 방식도 있다. 

 

완충 장치의 유무

실린더의 피스톤 속도가 빨라지면 피스톤이 헤드 커버나 로드 커버에 닿을 때에 충격력이 발생한다. 특히 부하의 관성력이 크면 충격으로 인해 피스톤이나 피스톤 로드가 파손하는 경우가 있다. 실린더 행정 끝에서 이 충격력을 완화시키는 기구를 완충 장치라 하며, 공압 실린더는 완충 장치가 없는 실린더로 구별되며, 완충 장치가 있는 실린더도 한쪽에 있는 구조와 양쪽 모두에 잇는 형식이 있다. 완충 기구는 주로 소형의 실린더에서는 고무 댐퍼를 사용하지만, 주로 직격이 40mm 이상인 실린더에서는 에어쿠션 기구를 사용한다. 에어쿠션은 공기의 압축성을 이용한 원리로 이 방식은 대부분 가변식의 구조이며, KS에서도 실린더 직경에 따라서 쿠션 스트로크의 길이를 규정하고 있다.

복합 실린더

복합 실린더는 두 개 이상의 공압 실린더를 조합시켜 기능을 다양화한 특수 실린더로 텔레스코프 실린더, 탠덤 실린더, 다위치 제어 실린더 등이 있다. 텔레스코프형 실린더는 긴 행정 거리를 얻을 수 있도록 다단 큐브형 로드를 가진 실린더를 말하며 단동 및 복동이 있다. 그러나 속도 제어가 곤란하고, 전진 끝단에서 출력이 떨어지는 단점이 있다. 탠덤 실린더는 두 개의 복동 실린더를 조합시킨 것으로 두 개의 피스톤에  압축 공기가 공급되기 때문에 실린더 출력은 두 배가 된다. 그러므로 공압 실린더에서 직경은 한정되고 반면에 큰 힘이 요구되는 것에 적당하다. 다위치 제어 실린더는 여러 개의 복동 실린더를 동일 축선상으로 연결하고 각각의 실린더를 제어함에 따라 몇 개의 위치를 제어하는 것으로 위치 정밀도가 높은 다위치 제어에 적당하다.      

위치 결정 형식에 따른 분류

일반적인 공압 실린더는 전진 끝단과 후진 끝단에서 그 위치가 제어되지만 최근에는 중간 정지의 요구가 증가되어 다위치 제어 실린더나 브레이크붙이 실린더, 포지셔너 실린더 등이 많이 사용된다. 브레이크붙이 공압 실린더는 브레이크 기구를 내장하여 임의 위치에서 0.1~1 정도의 위치 제어가 가능하다. 또한 포지셔너 실린더는 입력 신호에 대한 행정 거리가 일정한 함수 관계가 되도록 하여 위치를 결정한다.