프레스 브레이크 유압 시스템 설명(도표)

프레스 브레이크의 유압 시스템이 어떻게 작동하는지 궁금한 적이 있나요? 이 글에서는 이 필수 구성 요소의 복잡성에 대해 자세히 알아볼 것입니다. 당사의 전문 기계 엔지니어가 시스템의 핵심 요소를 안내하며 기능과 상호 작용을 설명합니다. 이 글을 마치면 유압 시스템이 이 인상적인 기계에 어떻게 동력을 공급하는지 포괄적으로 이해하게 될 것입니다.

프레스 브레이크 유압 시스템 궁극의 가이드

목차

기본 사항 브레이크 누르기 유압 시스템

프레스 브레이크 유압 시스템

프레스 브레이크 유압 시스템의 구성

파워플랜트

유압 펌프: 원동기의 기계적 에너지를 유체 압력 에너지로 변환하여 시스템의 주 동력원 역할을 합니다. 최신 프레스 브레이크는 에너지 효율을 높이고 정밀한 제어를 위해 가변 변위 펌프를 사용하는 경우가 많습니다.

액추에이터

유압 실린더: 유체 압력 에너지를 선형 기계 운동으로 변환하여 브레이크 누르기 램. 위치 센서가 통합된 고정밀 실린더가 정확한 굽힘 각도와 깊이를 보장합니다.

제어 장치

유압 제어 밸브: 유체 방향, 압력, 유량을 조절하여 액추에이터의 움직임을 정밀하게 제어합니다. 주요 구성 요소는 다음과 같습니다:

  • 방향 제어 밸브: 램 확장 및 축소를 위한 유량 방향 관리
  • 압력 제어 밸브: 시스템 압력 유지 및 과부하 보호 기능 제공
  • 유량 제어 밸브: 실린더 속도 및 동기화 조절

고급 시스템에는 서보 유압 밸브를 통합하여 응답성과 정확성을 향상시킬 수 있습니다.

보조 장비

  • 유압 저장소: 유압 유체 저장 및 조절
  • 여과 시스템: 오염 물질을 제거하여 시스템 구성 요소를 보호합니다.
  • 열교환기: 일관된 성능을 위해 최적의 유체 온도 유지
  • 어큐뮬레이터: 에너지를 저장하여 피크 수요를 처리하고 압력 변동을 완화합니다.
  • 압력 센서 및 게이지: 시스템 성능 및 안전 모니터링
  • 호스, 파이프 및 피팅: 시스템 전체에 유압 유체 분배
  • 씰 및 와이퍼: 누수 및 오염 방지

작업 매체

유압 오일: 동력 전달 매체 역할을 하며, 일반적으로 특정 점도, 마모 방지 및 거품 방지 특성을 가진 고품질 광물성 또는 합성 오일입니다. 최신 제형에는 성능과 수명을 개선하기 위한 첨가제가 포함되어 있는 경우가 많습니다.

제어 및 통합

PLC(프로그래머블 로직 컨트롤러) 또는 CNC(컴퓨터 수치 제어): 유압 시스템 구성 요소를 프레스 브레이크의 전체 작동과 조정하여 정밀한 제어, 자동화된 시퀀스 및 생산 관리 시스템과의 통합을 가능하게 합니다.

오일 탱크

연료 탱크는 유압 시스템의 유압 오일 저장소라고 더 정확하게 표현할 수 있으며, 여러 가지 중요한 기능을 수행합니다:

  1. 오일 저장: 시스템 작동을 위한 적절한 유압유 공급을 유지합니다.
  2. 열 방출: 열 교환기 역할을 하여 유압 유체의 냉각을 촉진합니다.
  3. 공기 분리: 혼입된 공기를 오일에서 분리하여 캐비테이션과 시스템 비효율을 방지합니다.
  4. 오염 물질 침전: 입자상 물질이 오일에서 침전될 수 있는 정지 영역을 제공합니다.
  5. 응축수 분리: 응축수를 오일에서 분리하여 유체 품질을 보존합니다.

유압 저장소의 주요 설계 고려 사항은 다음과 같습니다:

크기 조정:

  • 고정식 장비의 경우: V = 3-5q
  • 모바일 장비의 경우: V ≈ 1q
    여기서 V는 리터 단위의 저장소 부피이고, q는 분당 리터 단위의 펌프 유량입니다.

유효 체적은 시스템 유압 펌프의 총 유량의 6~12배가 되어야 합니다.

디자인 기능:

  • 유체 레벨 변화와 잠재적인 거품을 수용하기 위해 탱크 상단에 10-15% 얼라지(공기 공간)를 포함하세요.
  • 최적의 점도와 시스템 효율을 위해 오일 온도를 30~50°C로 유지합니다. 과도한 점도를 방지하기 위해 최고 온도는 65°C를 넘지 않아야 하며, 최저 온도는 15°C 이하로 떨어지지 않아야 합니다.
  • 배플을 통합하여 흡입구와 회수구를 분리하여 유체의 체류 시간을 극대화하고 공기와 오염 물질 분리를 강화합니다.
  • 유체의 순환을 촉진하고 단락을 방지하기 위해 입구와 출구 포트를 배치합니다.

추가 고려 사항:

  • 유체 호환성 및 환경적 요인에 따른 재질 선택(예: 강철, 스테인리스 스틸 또는 알루미늄).
  • 시야 게이지, 온도 표시기, 여과 시스템과 같은 액세서리 포함.
  • 오염물 유입 및 유체 누출을 방지하기 위한 적절한 밀봉.

유압 저장소 설계를 최적화하면 효율적인 시스템 작동을 보장하고 유체 수명을 연장하며 전반적인 유압 시스템의 신뢰성과 성능을 향상시킬 수 있습니다.

유압 오일

유압 오일은 유압 시스템의 최적의 성능, 작동 신뢰성, 수명 및 비용 효율성을 보장하는 데 중요한 역할을 합니다. 다음과 같은 다각적인 기능이 있습니다:

  1. 동력 전달: 유압 펌프에서 유압 모터 또는 실린더와 같은 액추에이터로 에너지를 효율적으로 전달하여 정밀한 제어와 높은 힘 출력을 가능하게 합니다.
  2. 윤활: 움직이는 부품 사이에 보호막을 형성하여 마찰과 마모를 줄여 부품 수명을 연장합니다.
  3. 부식 방지: 기름에 잠긴 금속 표면에 보호막을 형성하여 산화 및 화학적 분해로부터 보호합니다.
  4. 오염 제어: 먼지, 입자, 물, 공기 등의 오염 물질을 운반하고 걸러내는 매개체 역할을 하여 시스템 청결을 유지합니다.
  5. 열 방출: 냉각수 역할을 하여 시스템 온도를 조절하고 구성 요소의 과열을 방지합니다.

최적의 유압 오일 관리를 위한 핵심 개념:

  • 높은 청결도는 높은 신뢰성과 직결됩니다. 적절한 여과 및 오염 제어 조치를 구현하는 것은 시스템 수명을 늘리는 데 필수적입니다.
  • 새 오일이 반드시 깨끗한 오일은 아닙니다. 새 유압유는 엄격한 청결 기준을 충족하기 위해 사용 전에 여과가 필요한 경우가 많습니다.
  • 일반적인 오일 서비스 수명은 시스템 요구 사항, 환경 조건 및 유지보수 관행에 따라 2000~4000시간입니다.

유압 시스템의 효율성과 수명을 극대화하려면 정기적인 오일 분석, 적절한 필터링, 적시에 오일을 교체하는 것이 중요합니다. 이러한 관행은 오일 품질을 유지하고 시스템 고장을 방지하며 전반적인 성능을 최적화하는 데 도움이 됩니다.

청결

점도 표준: 점도는 유압 시스템에서 항상 특정 온도를 기준으로 하는 중요한 매개변수입니다. 온도가 상승하면 점도가 감소하고 압력이 증가하면 점도가 높아집니다. 유압 오일 점도에 대한 ISO 표준은 40°C에서 측정되며, 오일을 #10, #22, #32, #46, #68, #100 등급으로 분류합니다. 이 분류를 통해 엔지니어는 특정 작동 조건과 시스템 요구 사항에 적합한 오일을 선택할 수 있습니다.

오일 오염 표준: 유압 오일 청결도를 정량화하기 위해 전 세계적으로 사용되는 두 가지 주요 표준은 국제 ISO 4406과 미국 NAS 1638입니다. 이러한 표준은 오일 품질을 평가하고 유지하기 위한 체계적인 접근 방식을 제공합니다:

  1. NAS 9 수준: 이 청결도 수준에서는 유압 시스템이 일반적으로 고장 없이 작동합니다.
  2. NAS 10-11 수준: 가끔 시스템 장애가 발생하여 모니터링 및 잠재적 필터링 강화가 필요할 수 있습니다.
  3. NAS 12 레벨 이하: 시스템 고장이 자주 발생할 수 있으므로 즉각적인 조치가 필요합니다. 이 시점에서 유압 오일은 순환 및 여과 과정을 거쳐 최적의 청결도를 회복해야 합니다.

적절한 오일 청결을 유지하는 것은 시스템 신뢰성, 효율성 및 수명을 위해 매우 중요합니다. 적절한 여과 기술과 함께 정기적인 오일 분석은 오염 관련 문제를 예방하고 최적의 유압 시스템 성능을 보장하는 데 도움이 됩니다.

유압 오일 청결도

일반적으로 사용되는 유압 밸브

유압 밸브는 유체 동력 시스템에서 유압 유체의 방향, 압력 및 유량을 제어하는 중요한 구성 요소입니다. 다양한 기준에 따라 분류할 수 있습니다:

  1. 기능 분류: a) 방향 제어 밸브: 유체 흐름의 경로를 제어하여 액추에이터의 이동 방향을 결정합니다.
    b) 유량 제어 밸브: 유체 흐름의 속도를 조절하여 액추에이터의 속도에 영향을 줍니다.
    c) 압력 제어 밸브: 시스템 압력을 관리하여 안전 및 운영 제어를 제공합니다.
  2. 설치 방법: a) 플레이트(서브플레이트) 밸브: 매니폴드에 장착되어 컴팩트한 시스템 설계가 가능합니다.
    b) 스택 밸브: 간편한 시스템 구성 및 확장을 위한 모듈식 설계.
    c) 양방향 카트리지 밸브: 인라인 설치를 위한 컴팩트한 대용량 밸브입니다.
    d) 나사산 카트리지 밸브: 맞춤형 매니폴드 설계에 유연성을 제공합니다.
  3. 작동 방식: a) 공압식 밸브: 압축 공기로 제어되며 폭발성 환경에 적합합니다.
    b) 유압 작동식 밸브: 유압 파일럿 압력으로 작동하며 고강도 애플리케이션에 이상적입니다.
    c) 모터 구동 밸브: 정밀한 제어와 원격 작동을 위해 전기로 구동됩니다.
    d) 솔레노이드 밸브: 전자기식으로 작동하여 빠른 응답과 안정성을 제공합니다.
    e) 비례 밸브: 가변 제어 기능을 제공하여 유량이나 압력을 부드럽게 전환할 수 있습니다.
    f) 비례 서보 밸브: 비례 제어와 피드백을 결합하여 정밀도를 높입니다.
    g) 서보 밸브: 유압 제어에서 최고 수준의 정밀도와 반응성을 제공합니다.

각 밸브 유형에는 시스템 설계, 성능 및 유압 회로의 효율성에 영향을 미치는 특정 응용 분야와 특성이 있습니다.

방향 밸브

방향 밸브의 주요 기능은 유압 시스템 내에서 유체 흐름 경로를 관리하는 것입니다. 서로 다른 유압 회로 간의 연결 및 분리를 용이하게 하고 액추에이터(예: 실린더 또는 모터)로의 유체 흐름 방향을 제어하여 정밀한 시작, 정지 및 이동 제어를 가능하게 합니다.

방향 제어 밸브의 분류

작동 방식별로 구분합니다:

  1. 솔레노이드 작동식 밸브: 신속한 원격 작동을 위해 전기로 제어됩니다.
  2. 수동 방향 밸브: 수동으로 작동하며 로컬 제어 및 비상 상황에 적합합니다.
  3. 유압식으로 작동하는 방향 밸브: 고압 시스템에서 유압 파일럿 압력을 사용하여 작동합니다.
  4. 모터 작동식 방향 밸브: 전기 모터를 사용하여 작동하며 가변 속도 제어 기능을 제공합니다.
  5. 공압식으로 작동하는 밸브: 공압-유압 하이브리드 시스템에서 흔히 볼 수 있는 압축 공기를 사용하여 작동합니다.

구조와 장착 스타일에 따라 나뉩니다:

  1. 스풀 밸브: 하우징 내에 슬라이딩 스풀이 있어 여러 흐름 경로를 허용하는 것이 특징입니다.
  2. 포핏 밸브: 정밀한 밀봉과 오염 방지를 위해 스프링이 장착된 포펫을 사용합니다.
  3. 로터리 밸브: 흐름 방향 제어를 위해 회전 요소를 사용합니다.
  4. 인라인 밸브: 유압 라인에 직접 통합할 수 있도록 설계되었습니다.
  5. 샌드위치/스택 밸브: 컴팩트한 회로 통합을 위한 모듈식 설계.
  6. 나사식 카트리지 밸브: 매니폴드 블록에 쉽게 설치할 수 있도록 나사산이 있습니다.

밸브는 포트 수(예: 2방향, 3방향, 4방향)와 위치(예: 2위치, 3위치)에 따라 더 분류되어 흐름 제어 기능 및 복잡성을 정의합니다.

유압 밸브

릴리프 밸브

특징

릴리프 밸브의 주요 기능은 시스템 압력을 조절하여 과부하 및 파열 가능성으로부터 다양한 구성 요소와 파이프라인을 보호하는 것입니다. 이 중요한 역할 때문에 압력 밸브 또는 안전 밸브와 같은 다른 이름으로도 불립니다.

시스템 압력이 미리 설정된 설정 포인트에 도달하면 릴리프 밸브가 압력 제한기로서 작동합니다. 평상시 닫혀 있던 밸브가 열리면서 초과 유량이 밸브 포트를 통해 저장소로 되돌아갑니다. 이 구성에서 릴리프 밸브는 일반적으로 바이패스 배열로 설치됩니다.

유량 Q가 압력 P에서 릴리프 밸브를 통과할 때의 전력 손실은 P×Q/612로 계산된다는 점에 유의해야 합니다(일정한 단위로 가정). 이 에너지 손실은 유압 시스템에서 열로 나타나 유압 유체 온도를 상승시킵니다. 시스템 효율과 유체 특성을 유지하려면 적절한 열 관리가 필수적입니다.

기본 원칙

릴리프 밸브는 힘의 균형 원리에 따라 작동합니다. 입구 압력 P는 밸브 요소의 유효 영역 A에 작용하여 유압력을 생성합니다. 이 힘은 밸브의 균열 압력을 설정하기 위해 조정 가능한 반대쪽 스프링 힘과 지속적으로 비교됩니다.

유압력이 사전 설정된 스프링 힘을 초과하면 밸브 요소가 스프링을 압축하여 밸브 포트를 엽니다. 이 동작은 밸브 입구와 출구 사이에 흐름 경로를 생성하여 과도한 유체가 주 회로를 우회하여 탱크로 돌아갈 수 있도록 합니다. 밸브는 시스템 압력을 설정 포인트 또는 그 근처로 유지하기 위해 개방을 조절하여 압력 스파이크 및 과부하로부터 지속적으로 보호합니다.

유량 밸브

유량 밸브는 유압 시스템의 핵심 부품으로, 유압 액추에이터의 속도를 정밀하게 조절합니다. 내부 스로틀의 단면을 동적으로 조정하여 이러한 제어를 달성하며, 이는 액추에이터로 전달되는 유압 유체의 체적 유량(Q)에 직접적인 영향을 미칩니다.

이 메커니즘을 통해 액추에이터 속도를 미세 조정할 수 있어 정밀한 모션 제어가 필요한 애플리케이션에 필수적입니다. 유량 밸브는 크게 두 가지 유형으로 분류할 수 있습니다:

  1. 스로틀 밸브: 이 밸브는 유체 경로에 고정 또는 수동으로 조정 가능한 제한을 만들어 압력 강하를 유발하고 결과적으로 유량을 제어합니다.
  2. 속도 제어 밸브: 스로틀 밸브보다 더 정교한 이 밸브는 압력 보상 메커니즘을 통합하여 부하 변화에 관계없이 일정한 유량을 유지하여 변화하는 조건에서도 액추에이터 속도를 일정하게 유지합니다.

두 유형 모두 최신 유압 시스템에서 중요한 역할을 하며, 제조 장비부터 이동식 유압 기계에 이르기까지 다양한 산업 분야에 적합한 다양한 수준의 제어 정밀도와 적응성을 제공합니다.

체크 밸브

체크 밸브의 주요 기능은 한 방향으로의 유체 흐름을 허용하고 반대 방향으로의 역류를 방지하는 것입니다. 이러한 단방향 유량 제어는 많은 유압 및 공압 시스템과 다양한 산업 공정에서 매우 중요합니다.

체크 밸브는 다음과 같은 다양한 씰링 요소 설계를 활용합니다:

  1. 구형(볼형)
  2. 원뿔형(포펫형)
  3. 플레이트 또는 디스크 유형

각 설계는 흐름 특성, 밀봉 효율, 다양한 애플리케이션 및 매체에 대한 적합성 측면에서 특정 이점을 제공합니다.

의도한 방향으로 흐르게 하려면 씰링 요소는 상대적으로 낮은 스프링 장력을 극복해야 합니다. 이 스프링 장력은 밸브가 원하는 최소 압력으로 열리면서도 흐름이 멈추거나 역전될 때 안정적으로 닫힐 수 있도록 세심하게 보정됩니다.

체크 밸브의 기본 작동 원리는 밸브의 단방향 유량 기능과 기본 내부 구조를 시각적으로 보여주는 표준화된 그래픽 기호에 간결하게 표현되어 있습니다.

현대 제조에서는 전산 유체 역학(CFD) 분석과 첨단 소재를 통해 체크 밸브 설계 및 선택이 더욱 세분화되어 특정 작동 조건에 맞게 성능을 최적화하고 전반적인 시스템 효율을 개선합니다.

양방향 카트리지 밸브

양방향 카트리지 밸브는 컴팩트한 플러그인 디자인으로 설계되어 고밀도 유압 제어 회로에 통합하는 데 최적화되어 있습니다. 이 모듈식 구조 덕분에 시스템 설치 공간을 최소화하면서 효율적인 설치와 유지보수가 가능합니다.

일반적으로 커버 플레이트는 씰링 요소이자 메인 밸브 본체와 파일럿 밸브 사이의 정교한 인터페이스 역할을 하는 두 가지 용도로 사용됩니다. 이러한 통합 설계는 시스템 안정성을 향상시키고 잠재적인 누출 지점을 줄입니다.

메인 밸브와 적절한 파일럿 밸브를 페어링하면 카트리지 어셈블리는 다양한 유압 기능을 수행할 수 있습니다. 여기에는 정밀한 압력 제어, 빠른 흐름 반전, 미세한 스로틀 조정 등이 포함됩니다. 또한 이러한 기능을 결합하여 특정 애플리케이션 요구 사항에 맞는 복잡한 제어 전략을 만들 수 있습니다.

양방향 카트리지 밸브의 다양한 기능 덕분에 다음과 같은 중요한 유압 작업을 실행할 수 있습니다:

  1. 방향 제어: 실린더 또는 모터 작동을 위한 흐름 경로 관리
  2. 압력 완화(오버플로) 제어: 시스템 과압으로부터 시스템 보호
  3. 감압 제어: 원활한 감압을 촉진하여 충격 방지
  4. 시퀀스 제어: 여러 유압 동작의 타이밍 조정하기

이러한 적응성으로 인해 양방향 카트리지 밸브는 모바일 장비부터 산업 기계에 이르기까지 다양한 산업 분야의 최신 유압 시스템에서 필수적인 구성 요소로 자리 잡았습니다.

비례 밸브

비례 밸브는 유압 및 공압 시스템에서 유량, 압력 또는 방향을 정밀하고 지속적으로 제어할 수 있는 고급 유체 제어 장치입니다. 비례 밸브는 크게 두 가지 범주로 분류됩니다:

오픈 루프 비례 밸브

이 밸브는 피드백 없이 입력 신호와 출력 유량 또는 압력 간에 비례 관계를 제공합니다. 유형은 다음과 같습니다:

  • 비례 릴리프 밸브: 전기 입력 신호에 비례하여 시스템 압력을 제어합니다.
  • 비례 감압 밸브: 입력 신호에 비례하여 다운스트림 압력을 조절합니다.
  • 비례 스로틀 밸브: 입력 신호에 따라 유량을 조절합니다.
  • 비례 유량 밸브: 압력 변화에 관계없이 일정한 유량을 유지합니다.
  • 비례 방향 밸브: 입력 신호에 비례하여 흐름 방향과 속도를 제어합니다.

폐쇄 루프 비례 밸브(비례 서보 밸브)

이러한 밸브에는 보다 정밀한 제어를 위한 피드백 메커니즘이 통합되어 있습니다. 증폭기 구성에 따라 더 세분화됩니다:

  • 통합 증폭기 서보 밸브: NG6, NG10, NG16, NG25 및 NG32 크기로 제공됩니다.
  • 외부 증폭기 서보 밸브: NG6부터 NG50까지 다양한 크기로 제공됩니다.

하이엔드 비례 서보 밸브의 주요 성능 특성은 다음과 같습니다:

  • 주파수 응답: 최대 120Hz로 빠른 시스템 응답이 가능합니다.
  • 히스테리시스: 0.1%의 낮은 수치로 높은 반복성과 정확성을 보장합니다.
  • 제로 데드 존: 중립 위치 주변의 둔감함을 제거하여 제어 정밀도를 향상시킵니다.
  • 자동 보정: 밸런싱 밸브가 필요하지 않으므로 시스템 설계가 간소화됩니다.

이러한 고급 기능을 갖춘 비례 밸브는 산업 자동화, 모바일 유압 및 고성능 기계와 같이 정밀한 유량 또는 압력 제어가 필요한 애플리케이션에 이상적입니다.

밸런싱 밸브 없이 자동 보정

개방형 루프 제어 시스템:

개방형 루프 제어 시스템은 출력과 입력 간의 피드백 없이 작동합니다. 이 구성에서는 시스템의 출력이 제어 파라미터에 영향을 미치지 않습니다. 이 유형의 시스템은 자체 수정 메커니즘 없이 입력에서 출력으로 제어 신호가 단방향으로 흐르는 것이 특징입니다.

폐쇄 루프 제어 시스템:

폐쇄 루프 제어 시스템은 피드백 원리로 작동하는 자동 제어 시스템입니다. 이 시스템은 출력을 지속적으로 모니터링하고 원하는 설정값과 비교하여 그 차이(오차)를 이용해 제어 동작을 조정합니다. 피드백 루프를 사용하면 시스템 매개변수의 교란이나 변동에도 불구하고 출력을 원하는 값에 가깝게 유지하면서 시스템이 자체적으로 조절할 수 있습니다.

폐쇄 루프 시스템의 주요 구성 요소는 다음과 같습니다:

  1. 순방향 경로: 입력에서 출력으로 제어 신호를 전달합니다.
  2. 피드백 경로: 비교를 위해 출력 정보를 입력으로 반환합니다.
  3. 비교기: 원하는 출력과 실제 출력 사이의 오차를 결정합니다.
  4. 컨트롤러: 오류에 따라 제어 신호를 생성합니다.

이러한 구성 요소의 통합은 폐쇄 루프를 형성하므로 "폐쇄 루프 제어 시스템"이라는 이름이 붙었습니다.

개방형 루프 시스템과 폐쇄형 루프 시스템의 비교:

개방형 루프 시스템은 설계가 단순하고 일반적으로 비용 효율성이 높습니다. 하지만 외부 장애나 내부 시스템 변경으로 인한 오류를 보상할 수 있는 기능이 부족합니다.

폐쇄 루프 시스템은 더 복잡하지만 몇 가지 장점이 있습니다:

  1. 방해물 거부: 외부 영향에 자동으로 대응
  2. 매개변수 변화에 대한 민감도 감소: 구성 요소 변경에도 성능 유지
  3. 향상된 동적 응답: 더 빠르고 정확한 출력 조정
  4. 자체 보정: 실제 출력과 원하는 출력 간의 오차를 지속적으로 최소화합니다.

그러나 폐쇄 루프 시스템은 안정성을 보장하기 위해 신중한 설계가 필요합니다. 피드백 루프에서 게인을 잘못 선택하면 진동이나 불안정성이 발생할 수 있습니다.

고급 제어 전략:

특히 교란을 측정할 수 있는 경우 제어 정확도를 더욱 높이기 위해 피드포워드 제어와 피드백 제어를 결합하는 경우가 많습니다. 이 복합 제어 시스템은 알려진 교란이 출력에 영향을 미치기 전에 이를 예측하고 보정하는 한편, 피드백 루프가 나머지 오류를 처리합니다. 이 접근 방식은 피드포워드 제어의 사전 예방적 특성과 피드백 제어의 견고함을 결합하여 전반적인 시스템 성능을 향상시킵니다.

오픈 루프 비례 밸브폐쇄 루프 서보 밸브
주파수 응답: 15Hz주파수 응답: 120Hz
히스테리시스: 5%히스테리시스: 0.1%
역방향 오류: 1%역방향 오류: 0.05%
반복 정확도: 0.1반복 정확도: 0.01
중앙 데드 존제로 커버

전기 유압식 서보 프레스 브레이크의 유압 시스템 원리

전기 유압식 동기식 프레스 브레이크의 원리(300톤 미만 시스템)

압력 제어

오일 펌프 모터 시동과 함께 시스템이 시작됩니다. 비례 압력 밸브(4)는 양방향 카트리지 밸브(2)를 조절하여 필요한 굽힘력을 충족하는 유압 시스템 압력을 조정합니다. 안전 밸브(4.1)는 최대 시스템 압력을 제한합니다.

작업 주기

  1. 빠른 하강

비례 압력 밸브(4)는 20-30% 전압(1Y1)을 받는 반면 솔레노이드 밸브(6) 1Y2는 전원이 차단됩니다. 솔레노이드 밸브(5) 4Y3에 전원을 공급하면 비례 서보 밸브에 양의 전압이 적용됩니다.

슬라이더가 빠르게 내려가면서 유량 밸브를 통해 오일이 실린더의 상단 캐비티로 흡입됩니다. 동시에 펌프에서 배출된 오일은 비례 서보 밸브(2)를 통해 이 캐비티로 들어갑니다.

실린더 하부 챔버의 오일은 솔레노이드 밸브 5(A-P)와 비례 서보 밸브(2)를 통해 탱크로 되돌아갑니다(B → T).

슬라이더의 빠른 하강 속도는 비례 서보 밸브(4Y5)의 제어 전압을 조정하여 개방 정도를 변경함으로써 제어됩니다.

  1. 작업 진행 상황

비례 압력 밸브(4) 1Y1과 전자기 역전 밸브(6) 1Y2에 전원이 공급되어 충전 밸브가 닫힙니다. 솔레노이드 밸브(5) 4Y3의 전원이 차단됩니다. 펌프에서 가압된 오일이 비례 서보 밸브(2)를 통해 실린더의 상부 캐비티(로드가 없는 쪽)로 들어갑니다.

아래로 누르는 동안 실린더 하부 챔버의 오일은 역압 밸브(4)와 비례 서보 밸브(2)를 통해 탱크로 되돌아갑니다.

비례 서보 밸브의 제어 전압(4Y5)을 조정하여 개방 정도를 변경하여 작업 속도를 조절합니다.

안전 밸브(3)는 시스템 압력보다 10% 높게 설정된 실린더의 하부 캐비티에 과도한 압력이 가해지는 것을 방지합니다. 배압 밸브(4)는 일반적으로 평형 압력에 30~50bar를 더한 값으로 설정합니다.

  1. 압력 유지

램이 하단 데드 센터에 도달하면 비례 서보 밸브 2(4Y5)가 0V를 수신하여 실린더의 상부 및 하부 챔버를 분리하고 슬라이더의 위치를 유지합니다.

  1. 언로드

압력 유지 관리 후 비례 서보 밸브는 시스템이 비례 서보 밸브 2(4Y5)에 약간의 음의 전압을 적용하여 최소한의 개방(복귀 방향)을 유발하는 동안 압력을 유지합니다.

램은 언로드 거리 매개변수에 의해 결정되는 거리에 따라 약간 상승합니다. 프로세스 지속 시간은 압축 해제 속도 매개변수에 의해 설정됩니다.

실린더 상부 캐비티의 압력은 비례 서보 밸브(2)를 통해 방출됩니다.

  1. 반환

솔레노이드 밸브(6) 1Y2는 전원이 차단되고, 비례 압력 밸브(4)는 특정 전압을 받고, 솔레노이드 밸브(5) 4Y3은 전원이 차단되고, 비례 서보 밸브(4Y5)는 음의 전압을 받습니다.

가압된 오일은 펌프 블록에서 두 개의 동기화 블록을 통해 흐릅니다.

유압 오일은 상부 비례 서보 밸브(2)와 전자기 역전 밸브(5)(P-A)에서 실린더의 하부 챔버(로드 쪽)로 이동합니다. 상부 챔버(로드가 없는 쪽)는 충전 밸브를 통해 탱크로 배출됩니다.

숫양은 빠르게 돌아옵니다.

복귀 속도는 비례 서보 밸브 4Y5의 제어 전압을 조정하여 개방 정도를 변경하여 제어합니다.

워크테이블 보상

작업대 보정은 비례 감압 밸브(10) 1Y3을 제어하여 이루어집니다.

가압된 오일은 이 밸브를 통해 보정 실린더로 들어갑니다. 밸브의 전압을 조정하면 압력이 변경되어 볼록한 테이블 모양이 만들어져 굽힘으로 인한 변형을 보정합니다.

전기 유압식 서보 프레스 브레이크의 유압 시스템 문제 해결

부담 없는 시스템

1. 비례 압력 밸브(04)를 점검합니다:

  • 플러그 연결이 느슨하지 않은지 확인
  • 1YI에서 해당 전기 신호가 있는지 확인합니다.
  • 안전 밸브(4.1)가 제대로 조여졌는지 확인합니다.

2. 양방향 카트리지 밸브(02)를 점검합니다:

  • 스풀 고착 확인
  • 스풀의 유체 저항(09)이 막혔는지 검사합니다.

3. 스풀 고착을 위해 비례 압력 밸브(04)를 평가합니다.

4. 오일 펌프 상태를 평가합니다:

  • 연료 탱크 덮개 열기
  • 리턴 포트에서 오일 리턴 관찰
  • 리턴이 없거나 유량이 충분하지 않은 경우 손상된 오일 펌프를 교체합니다.

램 다운 문제

1. 배압 및 안전 밸브의 압력 감소 확인

2. 누출을 진단합니다:

  • 상단 시작 지점에서 램 중지
  • 동기화 블록에서 비례 서보 밸브 제거
  • 오일 오버플로 포트 관찰
    - 오버플로우가 있는 경우: 동기화 블록 누수
    - 오버플로가 없는 경우: 실린더 누출
  • 또는 왼쪽 및 오른쪽 동기화 블록을 반대로 설정합니다.
    - 슬라이딩이 블록을 따라가지 않는 경우: 실린더 누출

3. 유지 관리 단계:

  • 역압 밸브 스풀 청소
  • 문제가 지속되면 포핏 밸브와 안전 밸브를 청소하세요.
  1. 참고: 단면 미끄러짐은 특정 영역의 실린더 밀봉 상태가 좋지 않음을 나타냅니다.

느리거나 동기화되지 않은 빠른 다운 이동

1. 동기화 블록의 포핏 밸브를 확인합니다:

  • 플러그 견고성 확인
  • 해당 전기 신호 확인

2. 비례 서보 밸브를 평가합니다:

  • 전원 켜짐 신호 및 피드백 일관성 확인
  • 일관성이 없는 경우 고착된 스풀 청소

3. 동기화 블록 구성 요소를 확인합니다:

  • X 포트의 유체 저항 6 막힘 여부 확인
  • 충전 밸브의 고착 여부 확인

4. 램 레일과 실린더가 과도하게 조여지지 않았는지 검사합니다.

작업 진행 없이 빠르게 다운

1. 진단 상태에서 전기 신호를 제공합니다:

  • 비례 서보 밸브(2)
  • 비례 압력 밸브(04)
  • 전자기 방향 밸브(06)

2. 충전 밸브를 닫고 비례 서보 밸브 개방을 조정합니다.

3. 두 실린더 모두 구동되지 않는 경우:

  • 펌프 블록의 전자기 역전 밸브(06)를 확인하십시오.
    - 플러그 1Y2 조임 확인
    - 전기 신호 확인
    - 밸브 코어 고착 여부 검사

4. 단일 실린더가 실패한 경우:

  • 동기화 블록의 유체 저항(6)이 막혔는지 검사합니다.
  • 충전 밸브 고착 여부 확인

중간 일시정지로 램 빠르게 다운

  1. 연료 탱크 액체 수위 확인(수위가 낮으면 공기 흡입이 발생할 수 있음)
  2. 충전 밸브를 점검합니다:
  • 오일 주입구 씰 무결성 확인
  • 스프링 파손 여부 확인

램 반환 문제

1. 진단 상태의 시스템 압력 확인

2. 밸브에 전기 신호를 제공하고 패스트 다운 문제 해결에서와 같이 조정합니다.

3. 전반적인 반품 문제:

  • 전자기 방향 밸브 신호 및 코어 확인

4. 단일 실린더 반환 문제의 경우:

  • 동기화 블록의 유체 저항 및 충전 밸브 검사

5. 비례 서보 밸브 신호 및 피드백 일관성 확인

드라이런 중 과열 및 고압

1. 압력 제어 커버의 Y 포트에서 유체 저항(8)이 막혔는지 확인합니다.

2. 압력 없이 급격한 온도 상승이 발생하면 오일 필터 엘리먼트를 점검하고 교체합니다.

3. 작업 주기를 평가합니다:

  • 과도한 작업 거리 또는 유지 시간 확인

4. 최적화를 위한 유압 시스템 배관 구성 검토

이러한 구조화된 문제 해결 단계를 구현함으로써 기술자는 전기 유압식 서보 프레스 브레이크 시스템의 문제를 효율적으로 진단하고 해결하여 최적의 성능을 보장하고 가동 중단 시간을 최소화할 수 있습니다.

전기 유압식 서보 프레스 브레이크의 펌프 제어 유압 시스템 디버깅

초기 시작

시스템 제거

실린더의 상단 밸브 어셈블리에 있는 안전 밸브(014)를 완전히 엽니다. DELEM 시스템 진단 인터페이스에 액세스하여 밸브를 약 40%만큼 오프셋합니다. 해당 모터 속도는 약 700RPM, 토크 설정은 약 80DA여야 합니다. 시스템을 5~10분간 실행한 다음 안전 밸브를 닫습니다.

예방 조치

안전 밸브를 닫을 때는 압력 게이지를 사용하여 하부 챔버 압력을 20MPa로 조정하세요. 게이지를 사용할 수 없는 경우 안전 밸브를 완전히 조였다가 한 바퀴 돌린 다음 느슨하게 합니다. 퍼징 후 초기 작동 시 소음이 발생할 수 있으며 리턴 스트로크가 발생하지 않을 수 있습니다. 동기화 문제와 느린 복귀는 일반적으로 유압 라인과 실린더에 잔류 공기로 인해 발생합니다.

일반적으로 5-8 사이클이 지나면 정상 작동이 이루어집니다. 퍼지 후에도 복귀 동작이 여전히 불가능하면 하부 챔버 안전 밸브를 해제하고 위에서 설명한 대로 퍼지 과정을 반복합니다. 펌프 손상을 방지하기 위해 자동 파라미터 검색 또는 강제 복귀 스트로크를 반복하지 마십시오.

초기 시운전 중에는 불완전한 공기 제거 및 고속 작동으로 인한 펌프 손상을 방지하기 위해 빠른 복귀 스트로크 속도를 100mm/s로 제한합니다.

압력 조절

하부 캐비티 안전 밸브: 공장 출고 시 20MPa로 설정되어 있으며, 일반적으로 필요한 경우가 아니면 조정할 필요가 없습니다.

배압 밸브 조정: 먼저 시스템의 정적 배압(일반적으로 약 4~5MPa)을 관찰합니다. 이 값에 3~4MPa를 추가하여 동적 배압 설정을 결정합니다.

기계의 실제 작동 조건에 따라 배압 밸브를 미세 조정합니다.

램을 하단 위치로 내리기

DELEM 진단 인터페이스로 들어가서 두 밸브를 20%만큼 오프셋하고 압력 밸브(토크) DA 값을 약 80DA로 설정한 다음 퀵 릴리스 밸브를 엽니다. 램이 하부 다이에 닿을 때까지 천천히 내려갑니다.

주의 사항:

양쪽의 배압 밸브 조정이 밀접하게 일치하는지 확인합니다. 불일치가 크면 비동기식 작동으로 이어질 수 있습니다.

램을 내릴 때는 항상 토크를 가하여 다이 또는 실린더 바닥이 손상되어 심각한 안전 위험을 초래할 수 있는 급격한 하강을 방지해야 합니다.

전기 유압식 서보 프레스 브레이크의 장점

에너지 효율성: 최적화된 서보 모터 제어와 스로틀링 손실 제거를 통해 에너지 소비를 최대 70%까지 절감할 수 있습니다.

정밀 제어: 펌프 제어가 기존 밸브 제어를 대체하여 정밀한 오일 분배를 위해 서보 모터 속도를 동적으로 조정할 수 있습니다.

유휴 전력 소비 감소: 유량이나 압력이 필요하지 않을 때 모터가 꺼집니다.

환경 영향: 전력 소비 및 CO2 배출량 감소.

컴팩트한 디자인: 서보 모터는 짧은 시간 동안 상당한 과부하가 걸리므로 설치 전력 용량을 50% 줄일 수 있습니다.

유압 시스템 최적화: 오일 탱크 부피 및 전체 유압 오일 사용량 501TP3% 감소.

열 관리: 평형 온도가 낮아 냉각 장치가 필요하지 않아 유압 부품의 수명이 연장됩니다.

소음 감소: 유휴, 패스트 다운, 압력 유지 및 복귀 단계에서 훨씬 더 조용하게 작동하여 작업 환경을 개선합니다.

향상된 안전성: 기존 모터에 비해 서보 모터의 제동 속도가 빨라져 비상 상황에서 신속한 압력 및 흐름 차단이 가능합니다.

오염 허용 오차 개선: NS7(비례 서보 밸브)에서 NS9(플런저 펌프)로 오일 입자 민감도가 감소했습니다. 더 넓은 작동 온도 범위: 비례 서보 밸브 20°C~50°C에 비해 서보 모터 10°C~80°C, 플런저 펌프 20°C~90°C.

탁월한 속도 제어:

  • 최적의 조건에서 최대 200mm/s의 빠른 감속 및 복귀 속도를 제공합니다.
  • 0~20mm/s 범위 내에서 무한 가변 속도 설정.

탁월한 위치 제어:

  • 반복 위치 정확도 ±0.005mm로 고정밀 벤딩이 가능합니다.
  • 뛰어난 궤적 추종 성능: 산업 발전 중 ±0.020mm 이내의 동기화 정확도.

확장성: 동일한 밸브 그룹에 6, 8, 10cc/리브 펌프를 장착하여 30~300톤 용량의 프레스 브레이크에 사용할 수 있습니다.

과부하 보호: 시스템별 최대 토크 제어로 사람의 실수나 부적절한 작동으로 인한 과부하를 방지합니다.

토션 바 싱크로 프레스 브레이크의 유압 시스템

원리 분석

압력 제어

  1. 오일 펌프 모터를 시동하여 유압 시스템을 시작합니다.
  2. 둘 중 하나를 사용하여 필요한 굽힘력을 충족하도록 시스템 압력을 조절합니다:
    a) 원격 제어 밸브(10)
    b) 비례 압력 밸브
  3. 이 밸브는 양방향 카트리지 밸브(90)를 제어하여 전체 유압 시스템 압력을 조정합니다.

급강하

  1. 솔레노이드 Y2 및 Y3을 활성화하고 Y1을 비활성화합니다.
  2. 숫양은 중력으로 인해 빠르게 하강하는 반면:
    a) 충전 밸브는 실린더의 상부 챔버로 오일을 흡입합니다.
    b) P-A 위치의 전자기 방향 밸브(40)와 체크 밸브(30)는 오일을 상부 챔버로 전달합니다.
  3. 하부 챔버의 오일이 흘러 들어갑니다:
    a) 단방향 스로틀 밸브(100)
    b) 포핏 밸브(50)
    c) B-T 위치의 전자기 방향 밸브(40)가 탱크로 돌아갑니다.
  4. 램의 빠른 하강 속도를 제어하기 위해 단방향 스로틀 밸브(100)를 조정합니다.

작업 스트로크

  1. 솔레노이드 Y2 및 Y4를 활성화하고 Y1 및 Y3을 비활성화합니다.
  2. 일반적으로 닫혀 있는 충전 밸브(유압식 체크 밸브)가 오일 포트를 밀봉합니다.
  3. 펌프의 가압된 오일은 경유를 통해 실린더의 상부 챔버로 흐릅니다:
    a) P-A 위치의 전자기 밸브(40)
    b) 체크 밸브(30)
  4. 하부 챔버의 오일이 탱크를 통해 탱크로 돌아갑니다:
    a) 포핏 밸브(60)
    b) 스로틀 밸브(70)
    c) B-T 위치의 전자기 밸브(40)
  5. 스로틀 밸브(70)를 사용하여 작업 속도를 조정합니다.
  6. 포트 M2를 통해 하부 챔버 압력을 모니터링합니다.

로드 제거

  1. 가압 후 모든 솔레노이드(Y1, Y2, Y3, Y4)의 전원을 차단합니다.
  2. 상부 챔버에서 가압된 오일이 방출됩니다:
    a) 오리피스(20)
    b) A-T 위치의 전자기 방향 밸브(40)
  3. 시간 릴레이를 사용하여 로드 제거 기간을 제어합니다.

반환 스트로크

  1. Y1에 전원을 공급하고, Y2와 Y3에 전원을 차단합니다.
  2. 펌프의 가압된 오일은 경유를 통해 실린더의 하부 챔버로 흐릅니다:
    a) P-B 위치의 전자기 밸브(40)
    b) 포핏 밸브(50)
    c) 단방향 스로틀 밸브(100)
  3. 이 압력은 동시에 충전 밸브(유압 체크 밸브)를 엽니다.
  4. 상부 챔버의 오일은 충전 밸브를 통해 탱크로 빠르게 되돌아갑니다.

일반적인 문제 해결

램 다운 문제

  1. 먼저 하부 캐비티 안전 밸브(80번)의 압력이 감소했는지 확인합니다.
  2. 60번 및 50번 포핏 밸브와 80번 하부 캐비티 안전 밸브를 청소합니다.
  3. 램을 상사점에서 정지합니다. 70번 스로틀 밸브와 100번 단방향 스로틀 밸브를 모두 완전히 닫습니다. 이렇게 하면 50번 및 60번 포핏 밸브가 손상되었는지 확인하는 데 도움이 됩니다.

속도 저하 또는 감속 없음

  1. 50번 포핏 밸브 플러그가 느슨해지지 않았는지 점검합니다.
  2. 40번 방향 밸브의 전기 신호가 정상적으로 작동하는지 확인하고 밸브 고착 여부를 확인합니다. 고착된 경우 밸브를 깨끗이 청소하세요.
  3. 100번 단방향 스로틀 밸브가 완전히 해제되었는지 확인합니다.
  4. 80번 하부 캐비티 안전 밸브를 풀어 오일 실린더와 가이드 레일 사이에 과도한 조임이 있는지 확인합니다.
  5. 충전 밸브에 고착 문제가 없는지 살펴보세요.

속도 변경 지점에서 작업 진행률 없음

  1. 트래블 스위치를 올바르게 조정했는지 확인합니다.
  2. 50번 및 60번 포핏 밸브의 고착 여부를 확인합니다.
  3. 주입 밸브가 달라붙지 않았는지 검사합니다. 동시 공급 단계에서 주입 오일 리턴 파이프를 터치하여 오일이 넘치지 않는지 확인합니다.
  4. 연료 탱크가 반환될 때 공기가 많이 들어오는지 관찰하세요.
  5. 시스템 압력과 하부 챔버 M2의 압력이 모두 정상 범위 내에 있는지 확인합니다.

반환할 수 없거나 느리게 반환

  1. 유압 시스템에 압력이 가해져 있고 필요한 압력 수준에 도달했는지 확인합니다.
  2. 40번 방향 밸브의 전기 신호가 정상적으로 작동하는지 확인하고 밸브 막힘이 있는지 점검하세요.
  3. 충전 밸브 제어 포트의 F 포트가 막혔는지 살펴보세요. 또한 충전 밸브가 막혀 있는지 확인합니다.
  4. 50번 밸브가 막히면 왕복 운행이 느려질 수 있다는 점에 유의하세요.

첨부된 표 및 도표

첨부된 표 1: 유압 파이프 직경 선택

유량 지름

튜브 크기 결정 유압 시스템

유체 시스템의 효율적이고 문제 없는 작동을 보장하려면 주어진 애플리케이션과 피팅 유형에 적합한 튜브 재질, 유형 및 크기를 선택하는 것이 중요합니다.

적절한 튜브를 선택하려면 올바른 튜브 재료를 선택하고 최적의 튜브 크기(O.D. 및 벽 두께)를 결정하는 것이 필수적입니다.

유압 시스템의 다양한 부품에 적합한 튜브 사이징을 통해 효율적이고 경제적인 성능을 최적으로 조합할 수 있습니다.

튜브가 너무 작으면 유체 속도가 빨라져 많은 해로운 영향을 미칠 수 있습니다. 압력 라인에서는 높은 마찰 손실과 난류를 유발하여 높은 압력 강하와 열 발생을 초래합니다.

높은 열은 움직이는 부품의 마모를 가속화하고 씰과 호스의 빠른 노화를 초래하여 궁극적으로 부품 수명을 단축시킵니다.

과도한 열 발생은 또한 에너지 낭비와 효율성 저하를 의미합니다.

대형 튜브를 선택하면 시스템 비용이 증가합니다. 따라서 최적의 튜브 사이징이 중요합니다. 다음은 튜브 사이징을 위한 간단한 절차입니다:

필요한 유량 직경 결정

표를 사용하여 필요한 유량과 라인 유형에 맞는 권장 유량을 결정하세요.

이 표는 다음 권장 유속을 기준으로 합니다:

권장 유량 직경

위와 다른 속도를 사용하려면 다음 공식 중 하나를 사용하여 필요한 유속을 결정하세요.

권장 유량 직경
유압 오일 유량 직경 표

부록: 전기 유압 서보의 개략도 프레스 브레이크 유압 시스템

전기 유압식 서보 프레스 브레이크 유압 시스템의 개략도

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부록: 토션 바 싱크로 프레스 브레이크용 유압 시스템 개략도

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Shane

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MachineMFG의 창립자인 저는 10년 넘게 금속 가공 산업에 종사해 왔습니다. 폭넓은 경험을 통해 판금 제조, 기계 가공, 기계 공학 및 금속용 공작 기계 분야의 전문가가 될 수 있었습니다. 저는 이러한 주제에 대해 끊임없이 생각하고, 읽고, 글을 쓰면서 제 분야에서 선두를 유지하기 위해 끊임없이 노력하고 있습니다. 저의 지식과 전문성을 귀사의 비즈니스에 자산으로 활용하세요.

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