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실린더
실린더(cylinder)은 내연기관·증기기관·펌프 따위에서 피스톤이 왕복운동을 하는 부분이다.[1]
목차
개요
실린더는 내연기관·증기기관·펌프 따위에서 피스톤이 왕복운동을 하는 부분으로, 기통이라고도 한다. 또한 자기디스크 1장의 디스크면을 생각하면 동심원상에 수많은 트랙이 있다. 보통의 자기디스크는 여러 장의디스크 또는 원판으로 구성되어 있으며, 1장의 디스크 면상의 트랙 상하에는 마찬가지로 몇 개의 트랙이 존재하고 있다. 이 세로 방향의 트랙의 집합을 하나의 원통과 같은 것이라 생각하여 이것을 실린더라고 하고 있다. 실린더는 헤드(head)의 이동이 없이 읽혀질 수 있는 트랙군을 가리킨다. 다중 판독기록 헤드가 부착된 자기디스크 장치에서는 각 헤드 아래의 모든 트랙이 정위치인 상태에서 판독 및 기록을 할 수 있다. 이 경우에 같은 위치의 트랙군을 실린더라고 한다. 근년에는 이너 실린더와 아웃 실린더를 가진 디스크도 있다.[2]자기 디스크에서 레코드 판과 같이 생긴 정보 기록 면에 1개씩 있는 자기 헤드는 암(arm)에 의해 고정되어 있다. 이 암의 움직임에 의해 지정된 장소에 자기 헤드를 위치시키게 되는데, 이때 최상 면에서 최하 면까지 각각의 자기 헤드는 모두 같은 반지름을 가지는 트랙에 위치하게 된다. 저장 장치에서 접근 메커니즘의 이동 없이 읽어 들일 수 있는 영역. 이 용어는 디스크 파일에서 연유했으며, 한 실린더는 각 디스크 표면에 한 트랙으로 구성되어 실린더상의 트랙들에는 동시에 판독/기록 헤드가 놓일 수 있다.[3]
자동차의 동력으로서 쓰이는 가솔린 기관이나 디젤기관에서는 실린더 안에 연료를 공기와 함께 뿜어 넣고 점화·폭발시켜, 그 폭발력으로 피스톤을 움직인다. 증기기관에서는 실린더 내에 증기를 뿜어 넣고 그 압력으로 피스톤을 움직인다. 소출력일 때는 실린더 1개를 사용하지만, 출력을 높이기 위해서는 4개 또는 6개로 그 수를 늘리는 경우가 많다. 피스톤의 왕복 운동으로 생기는 진동을 방지하기 위하여 실린더를 여러 가지 모양으로 배치한다. 예를 들면, 실린더를 1열로 4개 늘어놓은 것은 4실린더 직렬형이라고 한다. 이밖에 실린더를 V형·X형·H형으로 늘어놓은 것 등 여러 가지가 있다. 실린더는 내열·내식성이 요구되며 보통 특수 주철로 만든다. 소형 가솔린 기관은 알루미늄 합금으로 만든다. 내연기관과 같이 고열이 되는 것은 냉각을 위해 실린더를 2중으로 하여 그 사이에 물을 흘려보내거나 실린더에 많은 핀을 달아 표면적을 늘려서 공기로 냉각한다. 실린더의 내면은 마모를 방지하기 위한 구조로 만들어져 있다. 실린더의 윗부분에는 실린더 헤드를 장치하고, 연료·공기·배기의 출입구 따위를 설치한다.[1]
종류
피스톤에 따른 분류
공압 실린더는 작동 형식에 따라 크게 단동식 실린더와 복동식 실린더로 나누어지며, 그 밖에 피스톤과 로드의 형식, 완충 장치 및 급유의 유무, 설치 방법 등에 따라 여러 종류가 있다. 또한 피스톤 형식에 따라 피스톤형, 램형, 비피 스톤형 등으로 분류되며 피스톤형은 일반적인 공압 복동 실린더와 같이 피스톤과 피스톤 로드를 갖춘 구조이다. 램형은 피스톤 직경과 로드의 직경의 차가 없는 가동부를 갖는 구조로서, 복귀는 자주이나 외력에 의해 이루어지며 공압용으로는 별로 사용되지 않는다. 비피 스톤형은 가동부에 다이어프램이나 벨로즈를 사용한 형식으로, 이 실린더는 미끄럼 저항이 적고 최저 작동 압력이 약 0.1 kgf/cm²정도로 낮은 압력에서 고감도가 요구되는 곳에 사용된다.[4]
작동 형식에 따른 분류
작동 형식에 따라서는 단동 실린더, 복동 실린더, 차동 실린더로 분류되며, 단동 실린더는 한 방향 운동에만 공압이 사용되고, 반대 방향의 운동은 스프링이나 자중, 또는 외력으로 복귀된다.
- 단동실린더(Single acting cylinder)는 한 방향의 운동에만 압축 공기를 사용하고 반대 방향의 운동에는 스프링이나 피스톤 및 로드의 자주 또는 외력에 의해 복귀시킨다. 이와 같은 실린더는 스프링 때문에 행정 거리가 제한되는데 보통 150mm 정도가 최대 행정 길이이다. 주요 용도로는 클램핑, 프레싱, 이젝팅 등의 용도에 사용된다.
- 복동실린더(Double acting cylinder)는 압축 공기를 양측에 번갈아가며 공급하여 피스톤을 전진 운동 시키거나 또는 후진 운동을 시키는 실린더이다. 따라서 전진 운동 시나 후진 운동 시 모두 일을 할 수 있다. 실린더의 운동 속도가 빠르거나, 실린더로 무거운 물체를 움직일 때에는 관성으로 인한 충격으로 실린더가 손상을 입게 된다. 이와 같은 문제를 방지하기 위한 것이 쿠션 붙이 실린더로 피스톤 끝 부분에 쿠션 기구를 장착한 실린더가 있다. 원리는 피스톤이 헤드커버나 로드커버에 닿기 전에 쿠션링이 공기의 배출 통로를 차단하여 공기는 교축된 좁은 통로를 통해 빠져 나가므로 배압이 형성되므로 실린더의 속도가 끝단에서 감소하게 된다.
- 차동 실린더는 복동 실린더와 원리가 같은데, 실린더의 단면적과 로드 측의 단면적 비가 2:1로 일정하며, 전진과 후진 시의 실린더 면적 차를 출력하며 이동하는 실린더이다.
로드의 형식에 따른 분류
로드의 형식에 따라 편 로드형과 양 로드형으로 분류되며, 공압 실린더는 피스톤 로드가 없는 형식도 있는데, 로드가 없는 실린더라고 해서 로드 실린더라고 불린다.
- 양 로드 실린더(Double rod cylinder)는 피스톤 로드가 양쪽에 있는 실린더로써, 피스톤 로드를 잡아주는 베어링이 양쪽에 있어 왕복 운동이 원활하며, 로드에 걸리는 황하 중에도 어느 정도 견딜 수 있다. 또한 운동 부분에 리밋 스위치 등 검출용 기구를 설치할 수 없는 곳에는 작업을 하지 않는 반대측에 설치할 수 있고, 실린더가 전진 시와 후진 시 낼 수 있는 힘이 같다는 이점이 있다.
- 템덤 실린더(Tendem - cylinder)는 두 개의 복동 실린더가 서로 나란히 연결된 복수의 피스톤을 갖는 공압실린더이다. 두 개의 피스톤에 압축 공기가 공급되기 때문에 피스톤 로드가 낼 수 있는 출력은 2배가 된다. 텐덤 실린더는 공압 실린더가 사용압력이 낮아 출력이 작기 때문에 실린더의 직경은 한정되고, 큰 힘을 필요로 하는 곳에 사용된다.[5]
- 로드리스 실린더는 일반 공압 실린더의 피스톤 로드에 의한 출력 방식과는 달리 피스톤의 출력을 요크나 마그넷, 체인 등을 통하여 스트로크 범위 내에서 일을 하는 것입니다. 따라서 로드 리스 실린더를 사용하면 설치 면적이 극소화 되는 장점이 있으며, 전진 시와 후진 시의 피스톤 단면적이 같아 중간 정지 특성이 양호한 이점도 있다. 로드 리스 실린더는 최근 그 사용이 확대되고 있다. 이 종류로는 슬릿 튜브식, 마그넷식, 체인식이 있으며, 슬릭 튜브식은 일명 밴드식이라 불리며, 실린더 튜브에 슬릿이 있고, 피스톤은 요크를 통하여 튜브 외부의 테이블이 직결되어있다. 이 형식의 실린더는 실밴드가 슬릿부에 화스너와 같이 끼어 들어간 방식과 마그넷으로 실 밴드를 실린더 튜브에 끌어들이는 방식 등에 의해 슬릿부의 누설을 방지한다. 특징은 피스톤과 요크, 테이블이 견고히 고정되어 있기 때문에 내하 중성이 뛰어난 반, 구조상 누설을 완전히 방지할 수 없다. 마그넷식 형식은 피스톤과 이동자에 각각 링 형식의 마그넷을 수개 조 조립하여 마그넷의 흡인력으로 이동자 또는 테이블을 이동시키는 구조로서 피스톤은 공압으로 작동하며 마그넷의 힘에 의해 이동자와 함께 실린더 튜브 외주를 섭동하면서 이동하는 동작을 한다. 마그넷의 특징은 피스톤과 이동자의 기계적인 연결이 업기 때문에 공기의 누설이 전혀 없으나 기계적 결함이 아니고 마그넷의 힘에 의한 결함이기 때문에 외부 스토퍼 등에 의한 부하 정시 시에는 피스톤과 이동자의 이탈 현상이 발생할 우려가 있다.
유압 실린더
실린더 배열 형식
- h형
- 4실린더 직렬형
- x형
- 플랫형
- v형
각주
참고자료
- 〈실린더〉, 《네이버 지식백과》
- 〈실린더〉, 《네이버 지식백과》
- 〈실린더〉, 《네이버 지식백과》
- 가야할길, 〈공압실린더의 종류〉, 《네이버 블로그》, 2008-05-25
- 메카럽, 〈공압실린더의 종류-1/2〉, 《티스토리》, 2020-08-01
같이 보기
