전기 유압 회로 설계 및 구성 작업 문제 12 - 설비보전기사

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 시작 스위치(PB1)를 ON-OFF하면 유압실린더 A가 전진과 동시에 유압 모터 B는 시계 방향으로 회전

       하고 유압실린더 A가 전진 완료 후, 후진과 동시에 유압모터 B는 반시계 방향으로 회전하며 유압실린더 A가 후진 완료

       되면 유압모터 B는 정지 되어야 합니다.

 

라. 응용 제어 동작

 ※ 기본제어동작을 다음 조건과 같이 변경하시오.

  ① 연속동작 스위치(PB2)와 연속정지 스위치(PB3)를 추가하여 다음과 같이 동작되도록 하여야 합니다.

    ㉠ 연속동작 스위치(PB2)를 1회 ON-OFF하면 기본제어 동작이 연속(반복 자동행정)으로 동작합니다.

    ㉡ 연속정지 스위치(PB3)를 1회 ON-OFF하면 실린더 A는 전진 완료 후 정지하고, 모터 B는 즉시 정지하여야 합니다.

  ② 유압실린더 A의 전·후진속도를 meter-in 방법에 의해 조정할 수 있게 유압회로를 변경하고, 전진속도는 7초, 후진속도

        5초가 되도록 조정하고, 유압모터 B의 정·역방향 회전 속도가 동일하도록 압력라인에 양방향 유량제어 밸브를 설치

        하여 속도를 조정할 수 있게 유압회로를 변경하고 조정 합니다.

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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↑이 눌려져 있어 릴레이 코일 K3가 전원선과 연결되어 여자된 상태이고 K3 a접점으로 첫번째 단계 시작준비를 하고 솔레노이드 밸브 Y3를 전원선과 연결하여 ON 시켜 밸브가 작동하고 K3 b접점으로 이전 단계 릴레이 코일 K2의 자기유지가 해제된 상태이다. K3 a접점이 유압회로도와 맞지 않다. 솔레노이드 밸브 Y3를 첫번째 단계의 모터 B를 시계방향으로 회전시키는 기능을 하므로 첫번째 동작 코일인 K1 a접점으로 바꾸는 것이 맞는 것 같다. 또한 릴레이 코일 K1 ~ K2가 전원선과 a접점으로 연결되어 소자된 상태이며 솔레노이드 밸브 Y1 , Y2, Y4는 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 단계, 시작 신호 버튼 PB1을 누르면 릴레이 K3 a접점과 K2 b접점은 붙어 있으므로 릴레이 코일 K1이 전원선과 연결되어 여자되고 릴레이 코일 K1이 여자되면 K1 a접점으로 자기 유지되고 솔레노이드 밸브 Y1를 전원선과 연결하여 ON시켜 실린더 A를 전진시킨다. 이때 양솔레노이드 밸브 Y2는 OFF 상태이므로 동작에 문제가 없다. 이와 동시에 릴레이 K1 a접점으로 솔레노이드 밸브 Y4를 전원선과 연결하여 ON시켜 유압모터 B의 기동 준비를 해야 하는데 릴레이 K3 b접점은 떨어져 있으므로 솔레노이드 밸브 Y4를 ON시킬 수 가 없다. 릴레이 K3 a접점을 삭제해야 한다. 이렇게 하면 솔레노이드 밸브 Y4가 ON되어 유압 모터 B의 기동준비가 됨과 동시에 K1 a접점으로 솔레노이드 밸브 Y3을 전원선과 연결하여 ON시켜 모터 B를 시계 방향으로 회전시킨다.

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두번째 단계, 실린더 A가 전진을 하여 리밋 스위치 LS2를 누르게 되면 릴레이 K2 a접점으로 전원선과 연결되어 릴레이 코일 K2가 전원선과 연결되지 못한다. 릴레이 K2 a접점을 삭제해야 한다. 이렇게 하면 릴레이 코일 K2 는 전원선과 연결되어 여자되고 릴레이 코일 K2가 여자되면 릴레이 K2 a접점으로 자기유지되고 릴레이 K2 b접점으로 전단계 릴레이 코일 K1의 자기유지를 해제하고 동시에 릴레이 K2 a접점으로 솔레노이드 밸브 Y2를 전원선과 연결하여 ON시켜 실린더 A를 후진시킨다. 이 때 릴레이 코일 K1이 소자되어 양동 솔레노이드 밸브 Y1가 OFF 상태이므로 동작에 이상이 없다. 이와 동시에 릴레이 K2 a접점으로 솔레노이드 밸브 Y4를 ON시켜 유압 모터 B의 기동을 계속할 수 있도록 하는데 솔레노이드 밸브 Y3는 릴레이 코일 K1 a접점에 의해 OFF된 상태이므로 편동 솔레노이드 밸브의 스프링의 작동에 의해 유압 모터 B는 역회전을 하게 된다.

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세번째 단계, 실린더 A가 후진을 하여 리밋 스위치 LS1을 누르면 릴레이 코일 K3가 전원선과 연결되어 여자되고 릴레이 코일 K3가 여자되면 릴레이 K3 b접점으로 전단계 릴레이 코일 K2의 자기유지를 해제하고 릴레이 K2 a접점이 떨어져 솔레노이드 밸브 Y4가 OFF되어 유압 모터 B는 종기됨과 동시에 초기화된다.

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이상의 내용을 회로도에 나타내면 다음과 같다.

 

 

2. 응용 제어 동작

 ※ 기본제어동작을 다음 조건과 같이 변경하시오.

  ① 연속동작 스위치(PB2)와 연속정지 스위치(PB3)를 추가하여 다음과 같이 동작되도록 하여야 합니다.

    ㉠ 연속동작 스위치(PB2)를 1회 ON-OFF하면 기본제어 동작이 연속(반복 자동행정)으로 동작합니다.

    ㉡ 연속정지 스위치(PB3)를 1회 ON-OFF하면 실린더 A는 전진 완료 후 정지하고, 모터 B는 즉시 정지하여야 합니다.

  ② 유압실린더 A의 전·후진속도를 meter-in 방법에 의해 조정할 수 있게 유압회로를 변경하고, 전진속도는 7초, 후진속도

        5초가 되도록 조정하고, 유압모터 B의 정·역방향 회전 속도가 동일하도록 압력라인에 양방향 유량제어 밸브를 설치

        하여 속도를 조정할 수 있게 유압회로를 변경하고 조정 합니다.

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[풀이]

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응용 제어 동작은 먼저 유압회로의 기계적인 동작을 구성하도록 한다.

  ② 유압실린더 A의 전·후진속도를 meter-in 방법에 의해 조정할 수 있게 유압회로를 변경하고, 전진속도는 7초, 후진속도

       5초가 되도록 조정하고, 유압모터 B의 정·역방향 회전 속도가 동일하도록 압력라인에 양방향 유량제어 밸브를 설치

       하여 속도를 조정할 수 있게 유압회로를 변경하고 조정 합니다.

를 먼저 구성하도록 한다.

실린더 A에는 전 · 후진에 한 방향 유압 제어밸브를 설치하고 모터 B에는 양방향 유량 제어밸브를 설치한다. 한 방향 유량 제어밸브는 체크 밸브가 있고 양 방향 유량제어 밸브는 체크 밸브 없이 교축 밸브만 설치한다.

 

다음으로

  ① 연속동작 스위치(PB2)와 연속 정지 스위치(PB3)를 추가하여 다음과 같이 동작되도록 하여야 합니다.

    ㉠ 연속 동작 스위치(PB2)를 1회 ON-OFF하면 기본제어 동작이 연속(반복 자동행정)으로 동작합니다.

    ㉡ 연속정지 스위치(PB3)를 1회 ON-OFF하면 실린더 A는 전진 완료 후 정지하고, 모터 B는 즉시 정지하여야 합니다.

를 구성하여 보자.

 

이 문제는 PB2는 연속 동작 스위치로 PB 1을 자기 유지하는 것과 같도록 a접점을 PB1과 병렬로 연결하면 되고 PB3은 연속 정지 스위치로 실린더 A를 전지하기 위해 별도의 a접점을 솔레노이드 밸브 Y1에 연결하고 유압 모터 B는 즉시 정지 시키기 위해 유압 모터 기동 준비 솔레노이드 밸브 Y4를 b접점으로 직렬로 연결하여 전원을 차단하여 정지시킨다.

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이상의 내용을 정리하면 다음과 같다.

 

[작업시 유의 사항]

  ① 2/2 Way 솔레노이드 NC형 밸브는 NO형이 선택되지 않도록 주의한다.

  ② 모터 회전 방향이 다를 경우 4/3 Way 단동 솔레노이드 밸브 Y3의 A 포트와 B 포트에 연결되어 있는 유압 호스를 교체

       하여 연결한다.

  ③ 리밋 스위치 LS1은 a 접점이다.

  ④ 응용 회로에서 한 방향 유량 제어 밸브의 위치와 방향에 유의한다.

  ⑤ 양방향 유량 제어 밸브는 4/3 Way 단동 솔레노이드 밸브 Y3의 P 포트에 설치한다.

  ⑥ PB2 스위치의 접점 2개는 각각 배선하며, 스위치를 ON-OFF 하면 동작은 동일하게 된다.

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