전기 유압 회로 설계 및 구성 작업 문제 10 - 설비 보전 기사

1. 요구사항

  ▣ 지급된 재료 및 시설을 사용하여 아래 작업을 완성하시오.

  ▣ 작품을 제출한 후에는 재작업을 할 수 없음을 유의하여 작업하시오.

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가. 유압 기기 배치

  ① 유압 회로도와 같이 유압 기기를 선정하여 고정판에 배치하시오. (단, 유압 기기는 수평 또는 수직 방향으로 수험자가

       임의로 배치하고, 리밋 스위치는 방향성을 고려하여 설치하시오.)

  ② 유압 호스를 적절한 길이로 절단 및 사용하여 기기를 연결하시오. (단, 유압 호스가 시스템 동작에 영향을 주지 않도록

       정리하시오.)

  ③ 유압 공급 압력은 4 ± 0.2 MPa로 설정하시오.

  ④ 작업이 완료된 상태에서 유압을 유압유의 누설이 발생화지 않도록 하시오.

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나. 유압 회로 설계 및 구성

  ① 전기 회로도 중 오류 부분은 수험자가 정정하여 기본 제어 동작을 만족하도록 시스템을 구성하시오. (단, 릴레이의

       개수가 증가되거나 감소되지 않도록 작업하시오.)

  ② 응용 제어 동작을 만족하도록 시스템을 변경하시오.

  ③ 전기 배선은 전원의 극성에 따라 +24V는 적색, -0V는 청색 (또는 흑색)의 리드선을 구별하여 사용하시오.

  ④ 작업이 완료된 상태에서 전원을 투입했을 때 쇼트가 발생하지 않도록 하시오.

  ⑤ 지정되지 않은 누름 버튼 스위치는 자동 복귀형 스위치를 사용하시오. (단, 비상정지 스위치 등 해제 동작이 필요한

       스위치는 유지형 스위치를 사용할 수 있습니다.)

  ⑥ 모든 동작은 전원을 유지한 상태에서 재동작이 가능하도록 회로를 구성화시오.

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2. 수험자 유의사항

 ※ 다음의 유의사항을 고려하여 요구사항을 완성하시오.

  ① 시험 시작 전 장비 이상 유무를 확입합니다.

  ② 시험 중 반드시 시험 감독 위원의 지시에 따라야 하며 시험 시간 동안 시험 감독위원의 지시가 없는 한 시험장을 임의

       로 이탈할 수 없습니다.

  ③ 시험에 필요한 기기 이외의 부품이나 장비에 임의로 접촉하지 않도록 주의하시기 바랍니다.

  ④ 유압 호스의 제거는 공급 압력을 차단한 후 실시하시기 바랍니다.

  ⑤ 전기 연결의 합선시 즉시 전원 공급 장치의 전원을 차단하시기 바랍니다.

  ⑥ 액추에이터의 작동 부분에는 전선 및 호스가 접촉되지 않도록 주의하여야 합니다.

  ⑦ 수험자는 작업이 완료되면 시험 감독위원의 확인을 받아야 하고, 시험 감독위원의 지시에 따라 동작시킬 수 있어야

       합니다. (단, 평가 시 전원이 유지된 상태에서 2회 동작 시도하여 동일하게 정상 동작이 되어야 하며, 1회만 동작하고

        2회째 시도 시 정상적으로 동작하지 않으면 인정하지 않습니다.)

  ⑧ 기본 제어 동작을 완성하고 반드시 시험감독위원의 평가를 받은 후 응용제어 동작을 수행하여야 합니다.

  ⑨ 평가 종료 후 작업한 자리의 부품을 정리하여 모든 상태를 초기 상태로 정리하시기 바랍니다.

  ⑩ 다음 사항은 실격에 해당하여 채점 대상에서 제외합니다.

    ㉠ 수험자 본인이 수험 도중 시험에 대한 기권 의사를 표현하는 경우

    ㉡ 실기시험 과정 중 1개 과정이라도 불참한 경우

    ㉢ 시설 · 장비의 조작 또는 재료의 취급이 미숙하여 위해를 일으킬 것으로 시험감독위원 전원이 합의하여 판단한 경우

    ㉣ 시험감독위원의 지시에 불응한 경우

    ㉤ 기본 제어 동작을 시험 감독위원에게 확인 받지 않고 다음 작업을 진행한 경우

    ㉥ 설비보전기사 실기 과제 중 한 과제라도 응시하지 않은 경우

    ㉦ 설비보전기사 실기 과제 "전기 공기압 회로 설계 및 구성 작업, 전기 유압회로 설계 및 구성 작업" 중 하나라도 0점인

         과제가 있는 경우

    ㉧ 작업을 수험자가 직접 하지 않고 다른 사람으로 부터 도움을 받아 작업을 할 경우

    ㉨ 시험 중 타인과 대화를 하거나 다른 수험자의 작품을 고의적으로 모방하는 경우

    ㉩ 시험 중 휴대폰을 사용하거나 인터넷 및 네트워크 환경을 이용할 경우

    ㉪ 시험 중 시험감독위원의 지시 없이 시험장을 이탈한 경우

    ㉫ 시험장 물품을 시험감독위원의 허락없이 반출한 경우

    ㉬ 본인의 지참공구 외에 타인의 공구를 빌려서 사용한 경우

    ㉭ 지급된 재료 이외의 재료를 사용한 경우

    ㉮ 시험시간 내에 작품을 제출하지 못한 경우

    ㉯ 기본 제어 동작을 공기압 회로도와 기능이 상이한 기기로 구성하거나 기기를 누락하여 구성한 경우

    ㉰ 기본 제어 동작이 문제와 일치하지 않는 작품

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3. 도면

 

 

다. 기본 제어 동작

  ① 초기상태에서 PB2 스위치를 ON-OFF 한 후 시작스위치(PB1)를 ON-OFF 하면 다음 변위단계선도와 같이 동작합니다.

  ② 변위-단계선도

 

라. 응용 제어 동작

 ※ 기본제어동작을 다음 조건과 같이 변경하시오.

  ① 타이머 및 압력스위치를 추가하여 다음과 같이 동작합니다.

    ㉠ 기존 회로에 타이머를 사용하여 다음 변위단계선도와 같이 동작되도록 합니다.

 

    ㉡ 실린더 A가 전진 완료 후 전진 측 공급압력이 3 MPa(30 kgf/cm2)이상 되어야 실린더 A가 후진되도록 압력스위치를

         사용하여 회로를 구성합니다.

  ② 실린더 A, B의 전진속도를 meter-out 방법에 의해 조정할 수 있게 유압 회로도를 구성합니다.

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【 문제 풀이 】

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1. 기본 제어 동작

 

기본 제어 동작의 회로 오류를 확인하기에 앞서 변위 단계 선도에 단계별 동작 상황과 시작신호를 표기하고 제어 회로에는 알기 쉬운 부분인 솔레노이드에 동작 상황을 표기한다.

또한 릴리프 밸브의 압력 조절장치를 조정하여 압력을 4 MPa로 설정한다.

 

 

이제 단계별 동작 상황을 파악하기에 앞서 초기 상황을 확인해 보자.

초기 상황은 리밋 스위치 LS1↑과 LS3↑이 눌려져 있고 릴레이 코일 K1 ~K3가 전원선과 a접점으로 연결되어 소자된 상태이며 솔레노이드 밸브 Y1 ~ Y4는 모두 전원선과 a접점으로 연결되어 있어 OFF 상태에 있다.

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이제 단계별로 제어 동작을 확인하면서 회로상 오류를 찾아 보도록 하자.

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첫번째 시작 준비 단계, 시작 준비 신호 버튼 PB2을 누르면 K3 b접점은 붙어 있으므로 릴레이 코일 K3이 전원선과 연결되어 여자되고 릴레이 코일 K3 이 여자되면 릴레이 K3 a접점에 의해 자기 유지되어야 하는데 바로 K3 b접점에 의해 전원선과 차단해 버린다. 무엇인가 문제가 있다. K3 b접점이 이전 단계 자기 유지 해제 기능을 한다면 두번째 제어열로 가야 하고 K3 b접점은 K1 b접점으로 바꾸어야 한다. 이렇게 하면 릴레이 코일 K3가 자기 유지 되고 첫번째 제어열 K3 a접점에 의하여 시작 준비가 된다.

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두번째 단계, 시작 신호 버튼 PB1을 누르면 LS3 ↑ a접점과 릴레이 K3 a접점은 붙어 있고 K1 b접점도 붙어 있으므로 릴레이 코일 K1이 전원선에 연결되어 여자되고 K1 a접점에 의해 자기 유지되어야 하는데 K1 b접점이 전원선과 직렬로 연결되어 바로 전원이 차단된다. 문제가 있다. K1 b접점이 이전단계 자기 유지 해제 기능이라면 K2 b접점으로 바꾸어야 한다. 이렇게 되면 릴레이 코일 K1이 자기 유지되고 K1 a접점으로 다음 단계 시작준비를 하고 솔레노이드 밸브 Y1 를 전원선과 연결하여 ON시켜 실린더 A를 전진시킨다. 이 때 양솔레노이드 밸브 Y2는 OFF 상태이므로 작동에 문제가 없다.

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세번째 단계, 실린더 A가 전진을 하여 리밋 스위치 LS2를 누르게 되면 K1 a접점은 붙어 있고 K2 b접점도 붙어 있는 상태이므로 릴레이 코일 K2가 여자되고 K2 a접점으로 자기유지되어야 하는데 K2 b접점으로 바로 전원을 차단한다. 문제가 있다. K2 b접점이 이전 단계 자기 유지 해제 기능을 하는 것이라면 K3 b접점으로 바꾸어야 한다. 이렇게 되면 K2 a접점으로 다음 단계 시작준비를 하고 K2 a접점으로 솔레노이드 밸브 Y2를 전원선에 연결하여 ON시켜 실린더 A를 후진시킨다. 이때 K2 b접점으로 이전 단계 릴레이 코일 K1의 자기유지를 해제하여 솔레노이드 밸브 Y1를 OFF시켰으므로 작동에 문제가 없다.

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네번째 단계, 실린더 A가 후진을 하여 리밋 스위치 LS1↑을 누르게 되면 솔레노이드 밸브 Y3를 전원선에 연결하여 ON시켜 실린더 B를 전진시키게 된다. 이 때 양 솔레노이드 밸브 Y4는 OFF 상태에 있으므로 작동에 문제가 없다.

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다섯번째 단계, 실린더 B가 전진을 하여 리밋 스위치 LS4를 누르게 되면 릴레이 K2 a접점과 K1 b접점은 붙어 있으므로 릴레이 코일 K3가 여자되고 K3 a접점에 의해 자기 유지되고 K3 b접점으로 전단계 코일 K2의 자기유지를 해제하고 K3 a접점에 의해 솔레노이드 밸브 Y4를 전원선과 연결하여 실린더 B를 후진시키게 된다. 이때, 양동 솔레노이드 밸브인 Y3은 K2 자기 유지해제(리밋 스위치 LS1 a접점 해제)에 의해 OFF 상태에 있으므로 작동에 문제가 없다.

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이상의 사항을 제어회로도에 표기하면 다음과 같다.

 

2. 응용 제어 동작

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 ※ 기본제어동작을 다음 조건과 같이 변경하시오.

  ① 타이머 및 압력스위치를 추가하여 다음과 같이 동작합니다.

    ㉠ 기존 회로에 타이머를 사용하여 다음 변위단계선도와 같이 동작되도록 합니다.

 

    ㉡ 실린더 A가 전진 완료 후 전진 측 공급압력이 3 MPa(30 kgf/cm2)이상 되어야 실린더 A가 후진되도록 압력스위치를

         사용하여 회로를 구성합니다.

  ② 실린더 A, B의 전진속도를 meter-out 방법에 의해 조정할 수 있게 유압 회로도를 구성합니다.

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[풀이]

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응용 제어 동작은 유압 회로도의 기계적인 동작을 먼저 구성하도록 한다.

  ② 실린더 A, B의 전진속도를 meter-out 방법에 의해 조정할 수 있게 유압 회로도를 구성합니다.

를 먼저 구성하도록 한다.

 

다음으로

  ① 타이머 및 압력스위치를 추가하여 다음과 같이 동작합니다.

    ㉠ 기존 회로에 타이머를 사용하여 다음 변위단계선도와 같이 동작되도록 합니다.

    ㉡ 실린더 A가 전진 완료 후 전진 측 공급압력이 3 MPa(30 kgf/cm2)이상 되어야 실린더 A가 후진되도록 압력스위치를

         사용하여 회로를 구성합니다.

 

를 구성하여 보자.

이번 응용 제어 동작은 2가지 내용이다. 첫번째는 타이머를 사용하여 실린더 B가 전진하여 리밋 스위치 LS4를 누르게 되어 릴레이 코일 K3가 여자되면 타이머가 작동하여 3초 후에 솔레노이드 밸브 Y4가 작동하도록 한다. 즉, 릴레이 코일 K3와 병렬로 타이머를 설치하고 3초 후에 솔레노이드 밸브 Y4가 ON되게 하기 위해서는 솔레노이드 밸브 Y4에 릴레이 K3 a접점과 타이머 릴레이 a접점을 전원선에 직렬로 연결하면 된다.

두번째 실린더 A가 전진한 후 전진측 공급 압력이 3 MPa(30 ㎏f/㎠) 이상이 되었을 때 실린더 A가 후진하도록 하는 회로 구성은 실린더 A의 후진을 하게 하는 릴레이 코일 K2의 전원선에 압력 스위치 a접점을 직렬로 연결하고 압력을 3 MPa(30 ㎏f/㎠)로 설정한다.

 

이상의 내용을 회로도 반영하면 다음과 같다.

 

[작업시 유의 사항]

  ① 리밋 스위치 LS1, LS3은 a접점이다.

  ② 릴리프 밸브를 3MPa로 압력을 조정한 후 압력 스위치 세팅을 완료하고, 세팅이 끝나면 압력스위치와 배선을 해체하여

       테이블에 놓고 릴리프밸브의 압력 4MPa를 재설정한다.

  ③ 응용회로에서 한방향 유량 제어밸브의 위치와 방향에 유의한다.

  ④ T 커넥터는 A실린더 피스톤 헤드측 포트에 삽입하는 것이 편리하다.

  ⑤ 타이머는 여자 지연 타이머이다.

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