공압 솔레노이드 밸브 유형: 2/2, 3/2, 5/2, 5/3 방향 밸브 및 선택 방법

공압 솔레노이드 밸브 유형: 먼저 필요한 답

최대한 간단하게 설명하면 이해해야 할 4가지 핵심 공압 솔레노이드 밸브 유형이 있습니다. 2/2방향, 3/2방향, 5/2방향, 5/3방향 밸브 . 첫 번째 숫자는 작동 중인 공항의 수입니다. 두 번째 숫자는 스풀 위치의 수입니다. 이러한 분류 외에도 모든 밸브는 작동 방법(직동식 또는 파일럿 작동식)과 정지 상태 동작(상시 열림, 상시 닫힘, 단안정 또는 쌍안정)에 따라 정의됩니다.

그 조합은 학문적이지 않습니다. 4가지 포트 카운트 유형은 공압 회로의 4가지 다른 작업에 직접 매핑됩니다. 단동 실린더에는 3/2-way 밸브가 필요합니다. 복동 실린더에는 5/2-way 또는 5/3-way 밸브가 필요합니다. 간단한 공기 분출 또는 공급 차단 라인은 2/2방향 밸브로 처리할 수 있습니다. 기계가 주기 중간에 멈추는 경우 원인은 일반적으로 이러한 매핑 중 하나가 잘못 선택되었기 때문입니다.

사람들은 종종 밸브 유형과 사양을 혼동합니다. 이 유형은 "포트 수, 위치 수, 작동 방법, 전원이 꺼지면 어떻게 되는가"에 대한 질문에 답합니다. 사양에서는 "어떤 포트 크기, 어떤 전압, 어떤 Cv"에 대해 대답합니다. 완벽한 Cv 값을 가진 5/2 밸브는 여전히 단동 실린더를 올바르게 작동하지 않기 때문에 먼저 유형 문제를 해결해야 합니다. 표기법은 공압 회로 기호에 대한 ISO 1219-1을 따르므로 회로도에 그려진 5/2 밸브는 항상 5개의 포트와 2개의 위치를 ​​의미합니다. 기호를 올바르게 읽는 것이 이전에 본 적이 없는 밸브를 식별하는 가장 빠른 방법입니다. CKT가 전체 내용을 공개합니다. 솔레노이드 밸브 및 공압 부품 카탈로그 온라인에서 기호를 실제 모델 번호와 일치시켜야 할 때 실용적인 참고 자료가 됩니다.

유형을 선택하기 전 공압 솔레노이드 밸브의 작동 방식

모델을 비교하기 전에 밸브 내부에 무엇이 있는지, 내부 구조에 따라 유형이 결정되는 이유를 확인하는 것이 도움이 됩니다. 모든 산업용 솔레노이드 밸브에는 동일한 핵심 부품이 포함되어 있지만 이러한 부품이 상호 작용하는 방식에 따라 압력이 0에서 작동할 수 있는지 여부, 통과할 수 있는 공기의 양, 반응 속도가 결정됩니다.

• 솔레노이드 코일 및 플런저: 코일은 전기 에너지를 플런저를 당기는 자기장으로 변환하여 스풀을 직접 움직이거나 파일럿 단계를 통해 움직입니다.
• 스풀 또는 포펫: 밸브 본체 내부에서 미끄러져 포트 사이에 공기의 방향을 바꾸는 정밀 부품입니다. 스풀 형상은 밸브의 기능을 정의합니다.
• 복귀 스프링: 코일의 전원이 차단되면 스풀을 뒤로 밀어냅니다. 스프링이 있으면 밸브는 단안정 상태입니다.
• 밸브 본체: 포트, 보어 및 밀봉 표면을 고정합니다. 대부분의 공기 밸브 몸체는 알루미늄 합금입니다. 유체 밸브는 스테인레스 스틸 또는 황동을 사용합니다.
• 씰 및 파일럿 채널: 씰은 포트 사이의 교차 누출을 방지합니다. 파일럿 작동식 밸브에서 파일럿 채널은 공기를 스풀 끝으로 공급하여 스풀을 이동시킵니다.
• 수동 오버라이드: 시운전 중에 밸브를 손으로 이동할 수 있는 버튼이나 나사는 많은 구매자가 기대하는 것보다 훨씬 유용합니다.

한 단락으로 직접 작동과 파일럿 작동 비교

에서 직동 밸브 , 코일이 스풀을 직접 움직이므로 입구 압력이 0MPa일 때에도 밸브가 이동할 수 있습니다. 코일은 마찰과 공기력을 극복할 수 있을 만큼 충분히 커야 하기 때문에 교환은 흐름이 제한됩니다. 에서 파일럿 작동 밸브 , 작은 솔레노이드가 파일럿 스풀을 이동시키고 흡입 공기 자체가 메인 스풀을 밀어냅니다. 이 설계는 소형 코일로 훨씬 더 높은 유량을 처리하지만 일반적으로 약 0.15MPa의 최소 작동 압력이 필요합니다. 안 외부 조종 밸브 파일럿 에어가 별도의 규제된 공급 장치에서 나온다는 점을 제외하면 동일한 아이디어입니다.

산업 구매자에게는 건축 품질이 유형만큼 중요합니다. 더 느슨한 공차로 가공된 스풀은 더 많은 파일럿 에어를 누출하고 더 느리게 반응하며 더 빨리 마모됩니다. CKT가 강조하는 것은 자체 제작 및 조립 20,000가지가 넘는 유형의 반제품 재고를 보유하고 있으며 90% 이상의 부품이 내부적으로 가공되어 있습니다. 이러한 수준의 수직적 통합을 통해 밸브 제조업체는 대규모 생산 배치 전체에서 스풀과 본체 간 간격을 일관되게 유지할 수 있습니다.

2/2-Way 공압 솔레노이드 밸브: 간단한 On/Off 흐름 제어

2/2-way 밸브에는 정확히 2개의 포트와 2개의 위치가 있습니다. 상시 폐쇄 버전에서는 흡입 포트 P가 휴지 상태에서 차단되고 코일에 전원이 공급되면 배출 포트 A에 연결됩니다. 상시 개방형 버전에서 P는 휴지 상태에서 A에 연결되고 코일에 전원이 공급되면 차단됩니다. 출구가 하나 뿐이고 전용 배기 포트가 없기 때문에 2/2-way 밸브는 실린더 자체의 방향 제어가 아닌 공급 차단, 블로우 오프 및 배기에 사용됩니다.

일반적인 응용 분야는 압축 공기를 켜고 끄기만 하면 되는 블로우 건이나 먼지 청소 노즐입니다. 또 다른 방법은 자체 배기 경로가 있는 작은 슬라이드 메커니즘을 공급하거나 유지 관리 중에 매니폴드의 분기를 격리하는 것입니다. 밸브 뒤의 장치가 다른 경로를 통해 배기할 수 없는 경우 3/2-way 밸브가 대신 올바른 선택입니다.

공압식 2/2 밸브와 액체용 프로세스 2/2 솔레노이드 밸브를 혼동하지 않는 것도 중요합니다. 2V025와 같은 공압 2/2 밸브는 압축 공기 회로용으로 설계되었습니다. 물, 오일 또는 가스 매체의 경우 CKT는 프로세스 밸브 범주에 따라 2S 스테인리스 스틸 시리즈와 2W 구리 시리즈를 별도로 제공합니다. 이는 씰 재료와 흐름 경로가 공기가 아닌 유체 매체용으로 설계되었기 때문입니다. 소형 저유량 공기 온/오프 애플리케이션의 경우 직동형 2/2-way 솔레노이드 밸브 가장 일반적인 출발점입니다. 1/8인치 포트와 짧은 몸체로 사용 지점에 가깝게 장착할 수 있으며 직동식이므로 유입 공기압이 매우 낮은 경우에도 작동합니다.

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3/2-Way 공압 솔레노이드 밸브: 단동 실린더 제어

3/2-way 밸브에는 3개의 포트(압력 P, 실린더 A, 배기 R)와 2개의 위치가 있습니다. 단동실린더의 표준방향제어밸브입니다. 한 위치에서는 실린더로 공급이 흘러 실린더를 확장합니다. 다른 위치에서는 공급이 차단되고 실린더 포트가 배기에 연결되어 내부 스프링이 로드를 수축할 수 있습니다.

에서 normally closed 3/2 valve, the cylinder is exhausted when power is off and pressurizes when energized. In a normally open 3/2 valve, the cylinder is pressurized when power is off. For machines where a cylinder must stay extended during a power cut, a normally open or a latching valve is the deliberate choice. For most standard automation routines, normally closed is the safer default because the actuator relaxes to a known position when the machine stops.

직동식 vs 파일럿 작동식 3/2 밸브

3V1 및 3V2 시리즈와 같은 직동식 3/2 밸브는 솔레노이드만을 사용하여 스풀을 이동하므로 0 MPa 입구 압력에서 작동합니다. 반응 속도가 빠르고 작은 구멍과 저유량 회로에 이상적입니다. 3V 시리즈와 같은 파일럿 작동식 3/2 밸브는 입구 압력을 사용하여 변속을 돕고 더 높은 유량 회로에 적합하지만 약 0.15MPa 이상의 공급 압력이 필요합니다. 클램핑 및 툴링 회로에 자주 사용되는 포핏 스타일 내부 디자인을 갖춘 직동형 시트 밸브 구조인 VT307 시리즈도 있습니다. CKT는 35 시리즈(MAC 유형) ​​및 3PA 시리즈(SELEX 유형) 직동식 3방향 밸브를 추가로 제공하며, 이는 고객이 기존 기계 설치 공간이나 제어 방식과 일치해야 할 때 선택됩니다.

소형 단동 실린더에 대한 간단한 3/2 회로의 크기를 조정하는 경우 다음을 선택하십시오. 직동형 3/2-way 솔레노이드 밸브 구성을 단순하게 유지하고 응답은 즉각적으로 유지합니다. 최소 압력 요구 사항이 없기 때문에 시동 시 작업장 공기 압력이 불확실한 기계의 시운전이 더 쉬워집니다.

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5/2 및 5/3방향 공압 솔레노이드 밸브: 복동식 실린더 제어

5/2-way 밸브에는 5개의 포트가 있습니다. 하나의 압력 흡입구 P, 2개의 실린더 포트 A 및 B, 일반적으로 R1 및 R2 또는 EA 및 EB로 표시되는 2개의 배기 포트입니다. 두 위치는 A와 B 사이의 공급을 전환하는데, 이는 정확히 복동 실린더에 필요한 것입니다. 단일 솔레노이드 버전은 스프링 리턴형(단일 안정)입니다. 더블 솔레노이드 버전은 마지막 위치(쌍안정)에 래치되어 전력이 손실되더라도 스트로크 끝에서 실린더를 고정합니다.

5/3방향 밸브는 세 번째 중앙 위치를 추가하며 항상 이중 솔레노이드 밸브입니다. 중앙 위치는 두 솔레노이드의 전원이 차단될 때 발생하는 상황을 정의하며 대부분의 엔지니어가 예상하는 것보다 기계의 동작을 더 많이 변경합니다. 아래 표에는 세 가지 표준 센터 구성이 요약되어 있습니다.

닫힌 센터는 견고한 중간 위치 정지를 제공하기 때문에 가장 일반적인 5/3 선택입니다. 그러나 장기간에 걸쳐 스풀과 씰의 누출로 인해 실린더 위치가 표류할 수 있으므로 닫힌 중앙을 기계적 잠금 장치로 취급해서는 안 됩니다. 누출 없이 부하를 무기한 유지해야 하는 경우에는 밸브 밀봉에만 의존하기보다는 외부 기계식 브레이크나 체크 밸브를 사용하십시오.

제조 라인에서는 여러 밸브가 하나의 공급 및 배기 블록을 공유하도록 5/2 및 5/3 밸브가 매니폴드 서브 베이스에 장착되는 경우가 많습니다. 이러한 배열은 배관을 단순화하고 누출 지점을 줄이며 배선을 더욱 체계적으로 만듭니다. CKT 파일럿 작동형 5/2-way 솔레노이드 밸브 시리즈 G1/8부터 G1/2까지의 포트로 4V110부터 4V410 크기 범위를 포괄하며 동일한 본체 플랫폼도 3위치 스풀과 더블 솔레노이드를 장착하여 5/3 밸브로 구성됩니다. 이러한 호환성은 프로젝트 후반에 기계 설계가 변경될 때 유용합니다.

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직동식 vs 파일럿 작동식 vs 외부 파일럿식: 적합한 작동 유형

포트 수를 선택한 후 다음 결정은 작동 방법입니다. 이 선택에 따라 최소 작동 압력, 최대 유량 및 때로는 밸브의 물리적 크기가 결정됩니다. 아래 표에서는 크기 조정에 실제로 영향을 미치는 매개변수에 대한 세 가지 주요 옵션을 비교합니다.

실제 규칙은 간단합니다. 시동 또는 기계 정체 중에 공급 압력이 파일럿 임계값 아래로 떨어질 수 있는 경우 직동식 밸브가 더 관대합니다. 응용 분야에서 소형 밸브의 높은 유량이 필요한 경우 파일럿 작동이 표준 솔루션입니다. 메인 입구 압력이 매우 낮지만 프로세스에 여전히 큰 방향 밸브가 필요한 경우 외부 파일럿 밸브를 사용하면 작은 조절 파일럿 압력을 사용하여 큰 스풀을 이동할 수 있으며 메인 흐름은 프로세스가 제공하는 모든 압력에서 작동합니다.

평상시 열림, 평상시 닫힘 및 쌍안정 구성

밸브의 나머지 상태는 안전과 에너지 소비라는 두 가지 이유로 중요합니다. 정전 시 알려진 위치로 돌아가는 밸브는 부하 낙하, 예상치 못한 실린더 이동 또는 공구 충돌을 방지할 수 있습니다. 마지막 위치에서 잠기는 밸브는 공정에 꼭 필요한 것일 수도 있지만 신중한 안전 검토가 필요합니다.

평상시 열림 vs 평상시 닫힘

에서 normally closed valve, no flow passes in the rest state. This is the safer default for most automation because actuators relax to a defined position. In a normally open valve, flow passes in the rest state. This suits functions that must remain active when power is off, such as keeping a coolant nozzle open or continuously venting a pressure line. The choice is not about performance; it is about defining what the machine should do during an outage.

단안정 대 쌍안정(래칭)

단안정 밸브에는 1개의 솔레노이드와 1개의 리턴 스프링이 있습니다. 전원이 차단되면 스프링이 스풀을 즉시 재설정합니다. 쌍안정 밸브에는 2개의 솔레노이드가 있고 리턴 스프링이 없습니다. 스풀은 전원이 차단된 경우에도 마지막으로 이동한 위치에 유지됩니다. 코일은 스위칭 펄스 동안에만 전류를 소비합니다. 이는 열 발생이 적고 에너지 소비가 적으며 정지 상태에서 지속적인 코일 소손 위험이 없음을 의미합니다.

전형적인 예는 클램핑 실린더를 구동하는 이중 솔레노이드 5/2 밸브입니다. 사이클 중간에 전원이 꺼지면 실린더는 현재 클램핑 상태를 유지하여 작업물을 보호할 수 있습니다. 그러나 동일한 동작은 시스템이 알 수 없는 상태에서 다시 시작됨을 의미합니다. 재시작 시퀀스가 ​​두 솔레노이드 모두에 먼저 명령을 내리지 않으면 예기치 않은 움직임이 발생할 수 있습니다. 이러한 이유로 쌍안정 밸브는 배터리 구동식 장비와 짧은 전원 중단 동안 액추에이터 위치를 유지해야 하는 시스템에서 일반적이지만 잘 작성된 제어 순서가 필요합니다.

올바른 공압 솔레노이드 밸브 유형을 선택하는 방법: 선택 기준

유형이 명확해지면 남은 작업은 사양입니다. 아래 체크리스트는 대부분의 공압 엔지니어가 새 기계의 밸브 크기를 정할 때 실제로 사용하는 순서를 따릅니다.

1. 액추에이터를 식별합니다. 단동 실린더: 3/2-way. 복동 실린더: 5/2방향 또는 정의된 중간 위치가 필요한 경우 5/3방향.
2. 휴식 상태를 결정합니다. 2/2 및 3/2 밸브에 대해 상시 열림 또는 상시 닫힘을 선택하십시오. 5/2 밸브의 경우 단안정 또는 쌍안정을 선택합니다. 5/3 밸브의 중앙 구성을 선택합니다.
3. 최저작동압력을 확인하세요. 파일럿 작동식 밸브에는 대략 0.15MPa가 필요합니다. 회로가 이 이하로 떨어질 수 있는 경우 직동식으로 전환하거나 밸브 앞에 레귤레이터를 추가하십시오.
4. 전압과 코일 유형을 일치시키십시오. 24VDC는 PLC 기반 기계의 표준입니다. AC 코일은 개조 시 여전히 일반적이지만 제어 회로와 정확히 일치해야 합니다.
5. 유량계수(Cv)를 계산합니다. Cv가 클수록 공기 흐름이 많아지고 실린더 이동이 빨라집니다. 추측 대신 실린더 내경, 스트로크, 소요 사이클 시간을 추정해 보세요.
6. 포트 크기와 연결을 선택합니다. 나사형 포트(G1/8, G1/4 등), 푸시인 원터치 피팅 또는 서브 베이스 장착은 모두 물리적 레이아웃을 변경합니다.
7. 응답시간을 확인하세요. 직동식 밸브는 일반적으로 10~20ms 범위에서 반응합니다. 20~50ms 범위의 파일럿 작동식 밸브. 매우 높은 사이클 속도의 경우 이는 Cv만큼 중요합니다.
8. 환경을 고려하세요. 주변 온도, 습도, 먼지 및 IP 보호 등급은 씰 수명과 코일 신뢰성에 영향을 미칩니다.

밸브 등급을 나머지 준비 장치와 결합하면 동일한 엔지니어링 논리가 업스트림에도 적용됩니다. 실제적인 참고자료는 이쪽 압력 매칭 및 설치 밀봉 분석 , 필터-조절기-윤활기 세트, 밸브 압력 범위 및 피팅이 실제 회로에서 어떻게 상호 작용하는지 설명합니다. 밸브의 등급은 올바르지만 주변 구성 요소의 등급은 올바르지 않은 경우 이는 숨겨진 오류의 일반적인 원인입니다.

공압 솔레노이드 밸브 유형을 선택할 때 흔히 저지르는 실수

몇 가지 반복되는 실수가 기계 시운전 보고서와 유지 관리 로그에 계속해서 나타납니다. 아래 표에는 무엇이 잘못되었는지, 기기에 어떤 증상이 나타나는지, 해결 방법이 요약되어 있습니다.

이러한 고장의 대부분은 주문하기 전에 밸브 기호, 액추에이터 유형 및 공급 압력을 간략히 검토하면 피할 수 있습니다. 기계가 이미 존재하고 시운전 중에 문제가 나타나면 먼저 본체에 찍힌 밸브 기호를 확인하십시오. 맹목적으로 부품을 교체하는 것보다 빠릅니다.

공압 솔레노이드 밸브 유형에 대해 자주 묻는 질문

공압 솔레노이드 밸브에서 "2/2-way" 또는 "5/2-way"는 무엇을 의미합니까?

첫 번째 숫자는 작동하는 공기 포트의 수이고 두 번째 숫자는 스풀 위치의 수입니다. 따라서 5/2 밸브에는 5개의 포트(압력, 2개의 실린더 포트, 2개의 배기 장치)와 2개의 위치가 있습니다. 3/2 밸브에는 3개의 포트와 2개의 위치가 있습니다.

단동 실린더에는 어떤 공압 솔레노이드 밸브 유형을 사용해야 합니까?

3/2-way 밸브를 사용하세요. 실린더 포트에 압력을 가하여 로드를 확장한 다음 동일한 포트를 배기에 연결하여 내부 스프링이 로드를 수축할 수 있도록 합니다. 일반적으로 닫혀 있는 3/2 밸브가 표준 기본값입니다.

복동 실린더에는 어떤 공압 솔레노이드 밸브 유형을 사용해야 합니까?

표준 확장 및 수축 작동에는 5/2 방향 밸브를 사용하십시오. 실린더가 스트로크 중간에 정지해야 하거나 정의된 중앙 위치에서 플로트해야 하는 경우 5/3 방향 밸브를 사용하십시오.

직동식 솔레노이드 밸브와 파일럿 작동식 솔레노이드 밸브의 차이점은 무엇입니까?

직동식 밸브는 코일만을 사용하여 스풀을 움직이므로 0 MPa에서 작동하지만 공기가 덜 통과합니다. 파일럿 작동식 밸브는 입구 공기 압력을 사용하여 메인 스풀을 이동하므로 더 높은 유량이 가능하지만 약 0.15MPa의 최소 작동 압력이 필요합니다.

5/2 밸브 대신 5/3 밸브를 선택해야 하는 경우는 언제입니까?

실린더가 중간 스트로크를 정지하거나, 플로팅하거나, 중간에 압력을 유지해야 하는 경우 5/3 밸브를 선택하십시오. 중앙 유형은 큰 차이를 만듭니다. 폐쇄형 중앙은 피스톤을 잠그고, 배기 센터는 피스톤을 뜨게 하며, 압력 센터는 더 높은 공기 소비량으로 두 포트에 가압을 유지합니다.

쌍안정 또는 이중 솔레노이드 밸브는 언제 필요합니까?

정전 후 액추에이터가 마지막 위치를 유지해야 하거나 지속적인 코일 가열을 줄이려는 경우 이중 솔레노이드 밸브를 사용하십시오. 스풀을 재설정하는 스프링이 없기 때문에 기계가 알 수 없는 상태에서 다시 시작될 수 있다는 점을 명심하세요.

공압 솔레노이드 밸브에는 어떤 전압을 선택해야 합니까?

24VDC는 안전하고, 구동이 간단하며, 서지 억제 다이오드로 보호하기 쉽기 때문에 최신 PLC 제어 기계에 가장 일반적으로 선택됩니다. 기존 제어판에는 110VAC 또는 220VAC의 AC 버전이 여전히 존재하지만 코일을 공급 장치에 세심하게 일치시켜야 합니다.

물이나 기름에 에어 솔레노이드 밸브를 사용할 수 있습니까?

아니요. 에어 솔레노이드 밸브는 압축 공기용으로 설계된 씰과 흐름 경로를 사용합니다. 물, 기름 또는 가스 매체의 경우 매체 호환 씰과 본체 재질을 갖춘 CKT의 2S 스테인레스 스틸 시리즈 또는 2W 구리 시리즈와 같은 전용 유체 솔레노이드 밸브를 사용하십시오.