V5 시스템으로 공압 시작하기

공압은 선형 운동을 생성하는 매우 효율적인 방법입니다. 공압 실린더는 클로 활성화, 기어 시스템 간 기어 변속 및 기타 여러 응용 분야에 매우 효과적입니다. 또한 공압은 로봇에 또 다른 에너지원을 추가하고 작업하는 것이 매우 재미있고 산업에서 널리 사용되는 공압 시스템에 대한 지식을 제공합니다.

공압 실린더가 활성화되면 완전히 확장되거나 완전히 수축됩니다.

이 문서에서는 다음을 설명합니다.

참고: 공압을 사용할 계획인 VEX Robotics Competition(VRC/VEX U/VEX AI) 팀은 주의 깊게 게임 매뉴얼에서 공압 시스템에 관한 로봇 규칙을 읽으십시오.


공압 작동 방식

1000_F_224709921_UphU6o670XUryPpJL1XtVXHSlS5nJUCd.jpeg

공압은 공기 압력을 사용하여 작동합니다. 이것은 자전거 타이어 펌프와 같은 간단한 것으로 만들 수 있습니다.

기본 공압 시스템은 자전거 펌프로 공기압을 펌핑할 수 있는 저장 탱크, 장치를 연결하는 공압 튜브, 압력 방출을 제어하는 밸브 및 공압 실린더를 사용합니다.

이미지45.jpg

복동 공압 실린더는 밸브가 실린더 바닥으로 공기 압력을 방출할 때 작동합니다. 공기 압력은 피스톤과 피스톤 로드를 실린더 밖으로 밀어내는 내부 피스톤의 표면적을 밉니다.

피스톤/피스톤 로드가 밖으로 이동함에 따라 배기 공기가 실린더 상단으로 흐릅니다.

이미지35.jpg

밸브는 실린더 상단으로 공기 압력을 방출하도록 설정할 수도 있습니다. 이런 일이 발생하면 공기 압력이 피스톤과 피스톤 로드를 다시 실린더로 밀어 넣습니다.

피스톤/피스톤 로드가 안으로 들어가면 배기 공기가 실린더 바닥으로 흐릅니다.

이미지44.jpg

단동식 공압 실린더는 스프링이 피스톤/피스톤 로드를 다시 안으로 밀어 넣는 것을 제외하고는 대부분 동일한 방식으로 작동합니다. 단동 실린더에는 공기가 들어오고 나가는 공기를 위한 하나의 포트/피팅만 있습니다.

V5 시스템에 사용 가능한 공압 키트에 대한 자세한 내용은 V5 시스템용 공압 키트 선택 문서를 참조하세요. 기술 자료에서.


공압 부품

공기 저장

복동 실린더와 단동 실린더의 공기 저장 장치는 기본적으로 동일한 구성 요소를 사용합니다.

이미지32.jpg

공기 저장소 - 저장소, 1-1/2" X 4", w 1/8"NPT & M5 포트 - US14227-S0400

Air Reservoir는 공압 시스템을 위해 공기가 저장되는 곳입니다.

참고: 무게를 줄이기 위해 저장소에서 엔드 너트를 제거할 수 있습니다.

이미지23.jpg

이미지8.jpg

저수지에는 두 개의 포트가 있습니다. 양쪽 끝에 하나씩. 이 나사산 포트는 Schrader 타이어 펌프 밸브 또는 저장소 피팅을 수용합니다.

이미지13.jpg

저수지와 구조용 부품 주위에 11" 지퍼 타이 를 감아 저수지를 로봇에 부착할 수 있습니다.

이미지52.jpg

저장소 주위에 강철 막대 를 감싸고 구멍을 통해 나사를 넣어 저장소를 로봇에 부착할 수도 있습니다. 바의 양면이 만나는 곳. 클램프를 형성하는 나사에 너트를 놓을 수 있습니다.

DSC_0888.JPG

타이어 펌프 피팅(Schrader 타이어 펌프 밸브)은 공압 시스템을 가압하기 위해 에어 펌프를 탈부착하는 곳입니다.

이미지19.jpg

이미지33.jpg

공기 저장고 포트에 나사로 고정하기 전에 피팅의 나사산 주위를 테프론 테이프 한 겹으로 감쌀 수 있습니다. 이것은 밀폐된 봉인을 만드는 데 도움이 될 것입니다.

기밀 씰 생성에 대한 자세한 내용은 기술 자료의 VEX 공압 시스템의 공기 누출 방지 문서를 참조하십시오.

DSC_0888__1_.JPG

Schrader 타이어 펌프 밸브의 코어를 밀어 시스템에서 압력을 해제할 수 있습니다.

DSC_0887.JPG

이미지12.jpg

Reservoir용 피팅은 시스템의 나머지 부분에 공기 압력을 공급하는 공압 튜브가 삽입되는 위치입니다.

피팅의 나사산에는 공기 누출을 줄이기 위해 테프론이 이미 적용된 상태로 제공됩니다.

이미지30.jpg

모든 공압 튜빙 피팅은 멈출 때까지 튜빙을 피팅에 삽입하기만 하면 튜빙을 수용합니다.

튜빙을 풀려면 외부 칼라를 피팅 쪽으로 밀어 넣어야 하며 그런 다음 튜빙을 제거할 수 있습니다.

이미지48.jpg

"T" 피팅 - 밸브용 "T" 피팅. 이 "T" 피팅을 사용하면 두 개의 밸브에 공급하기 위해 공기 공급을 분할할 수 있습니다.

참고: 피팅을 사용하여 하나의 값으로 두 개의 단동 실린더를 제어할 수도 있습니다.

이미지21.jpg

압력 조절기 - 4mm 피팅이 있는 미니 조절기는 시스템의 다운스트림으로 흐르는 공기 압력을 조정할 수 있습니다.

압력은 스템을 돌리거나, 안으로 움직이거나, 밖으로 움직여서 조정됩니다.

스템을 끝까지 돌리면 공기압이 가장 높아집니다. 공기압의 양은 실린더가 가할 힘의 양을 결정합니다.

이미지36.jpg

복동 공압 키트는 On/Off 스위치 - 핑거 밸브와 함께 제공됩니다.

이렇게 하면 시스템의 공기를 켜고 시스템의 공기 압력을 해제할 수 있습니다.

이미지54.jpg

이미지51.jpg

밸브에 새겨진 화살표가 공기 저장소에서 시스템을 향하고 있는지 확인하십시오. 즉, 화살표는 공기가 이동할 방향을 가리켜야 합니다.

이미지31.jpg

손잡이가 튜브와 일치하면 시스템에 공기가 공급됩니다.

노브가 튜빙을 가로질러 영구적으로 정렬되면 공기가 꺼지고 시스템의 상류에서 공기 압력이 해제됩니다.

에어 컨트롤

이미지1.jpg

복동 에어 컨트롤

솔레노이드, Fwd, Reverse - 5/2 싱글 솔레노이드 밸브는 복동 실린더의 공기 흐름을 제어합니다.

이미지38.jpg

밸브용 피팅, 솔레노이드 밸브의 포트에 나사로 고정합니다.

피팅이 포트에 나사로 고정되어 있으므로 나사산이 교차하지 않도록 주의하십시오.

이미지41.jpg

밸브 상단의 포트 A와 포트 B에 피팅을 나사로 고정합니다.

이미지34.jpg

공기압이 밸브에 공급될 P라고 표시된 포트에 피팅을 나사로 고정합니다.

배기 공기가 배출될 수 있도록 R이라고 표시된 두 개의 포트를 열어 둡니다.

이미지39.jpg

기본 설정에서 포트 A는 복동 실린더의 하단 포트에 공급되고 포트 B는 상단 포트에 공급됩니다. 그러면 로드가 수축된 상태에서 실린더가 시작됩니다.

그러나 실린더의 로드를 확장한 상태에서 시작하는 것이 유리한 조건이 있으면 두 포트를 전환할 수 있습니다.

솔레노이드 밸브는 집타이를 사용하여 로봇에 부착할 수 있습니다. 참고: 솔레노이드의 배기구를 지퍼로 가리지 마십시오. 이 경우 실린더가 움직이지 않습니다.

이미지53.jpg

밸브 상단에는 스타 드라이브 키나 펜과 같은 작은 도구를 사용하여 누를 수 있는 작은 파란색 버튼이 있습니다. 이 버튼을 누르면 실린더로의 공기 흐름을 테스트하기 위해 값이 수동으로 열립니다.

이미지22.jpg

이미지27.jpg

솔레노이드 드라이버 - 드라이브가 있는 케이블은 한쪽 끝의 복동 솔레노이드 밸브에 연결하고 다른 쪽 끝의 V5 로봇 브레인에 있는 3-와이어 포트에 대한 연결을 제공합니다.

더 긴 길이가 필요한 경우 솔레노이드 드라이버와 V5 로봇 브레인 사이에 연장 케이블 을 사용할 수 있습니다.

이미지18.jpg

단동 에어 컨트롤

솔레노이드, On/Off - 3/2 솔레노이드 밸브는 단동 실린더를 제어합니다.

이미지38.jpg

동일한 유형의 밸브용 피팅이 솔레노이드 밸브의 포트에 나사로 고정됩니다.

다시 말하지만, 피팅이 포트에 나사로 고정될 때 나사산이 교차하지 않도록 주의하십시오.

2021-07-08_13-49-08.jpeg

밸브 상단의 포트 A에 피팅을 나사로 고정합니다.

이미지42.jpg

공기압이 밸브에 공급될 P라고 표시된 포트에 피팅을 나사로 고정합니다. R이라고 표시된 포트를 열어 두어 배기 공기가 배출되도록 하십시오.

이미지17.jpg

포트 A는 단동 실린더의 하단 포트에 공급됩니다.

솔레노이드 밸브는 집타이를 사용하여 로봇에 부착할 수 있습니다.

참고: 솔레노이드의 배기구를 지퍼로 가리지 마십시오. 이 경우 실린더가 움직이지 않습니다.

이미지50.jpg

밸브 상단에 작은 주황색 버튼이 있으며 스타 드라이브 키나 펜과 같은 작은 도구를 사용하여 누를 수 있습니다. 이 버튼을 누르면 실린더로의 공기 흐름을 테스트하기 위해 값이 수동으로 열립니다.

이미지37.jpg

이미지27.jpg

솔레노이드 드라이버 - 드라이브가 있는 케이블은 한쪽 끝의 단동 솔레노이드 밸브에 연결되고 다른 쪽 끝의 V5 로봇 브레인에 있는 3-와이어 포트에 대한 연결을 제공합니다.

더 긴 길이가 필요한 경우 솔레노이드 드라이버와 V5 로봇 브레인 사이에 연장 케이블 을 사용할 수 있습니다.

이미지11.jpg

복동 솔레노이드와 단동 솔레노이드는 맞춤형 VEXcode V5 프로젝트 내에서 디지털 출력 장치를 사용하여 제어할 수 있습니다. .

공압 프로그래밍에 대한 자세한 내용은 기술 자료의컨트롤러의 버튼을 사용하여 공압 제어문서를 참조하세요.

공압 실린더

이미지55.jpg

복동 실린더

실린더, 양방향 - 복동 실린더 10mm 내경은 양쪽 끝에 포트가 있습니다.

막대에는 두 개의 너트가 있습니다. 실린더 로드 피벗을 부착하는 데 사용할 수 있습니다.

실린더 전면에는 나사산이 있으며 구조물에 구멍을 뚫고 실린더를 삽입한 다음 실린더 너트로 고정하여 실린더를 장착하는 대체 방법으로 사용할 수 있습니다.

이 부착 방법을 사용하지 않는 경우 너트를 제거하여 로봇의 무게를 줄일 수 있습니다.

이미지9.jpg

유량계 - M5 엘보 미터 아웃 유량 제어는 실린더의 상단 포트에 나사로 고정할 수 있습니다.

유량계는 실린더의 로드가 확장 및 수축되는 속도를 제어하는 실린더를 통한 기류를 제어할 수 있습니다.

이미지47.jpg

유량계는 유량을 증가시키려면 내부 링을 위로 돌리고 유량을 감소시키려면 아래로 돌려서 조정할 수 있습니다. 날 스크루드라이버를 사용하여 링을 돌릴 수 있습니다.

이미지24.jpg

이미지46.jpg

실린더용 피팅 - 실린더용 M5 수 커넥터는 실린더의 하단 포트에 나사로 고정할 수 있습니다.

모든 피팅과 마찬가지로 나사를 조일 때 피팅이 교차하지 않도록 주의해야 합니다.

이미지49.jpg

이미지14.jpg

실린더 로드 피벗은 로드의 나사 부분에 있는 두 개의 너트 사이에 실린더 로드를 배치하여 부착할 수 있습니다.

이미지7.jpg

이미지3.jpg

실린더 마운트는 1인치 #8-32 VEX 나사와 나일론 너트를 사용하여 실린더에 부착할 수 있습니다.

이미지25.jpg

실린더 마운트는 로봇의 구조물에 장착할 수 있습니다. Cylinder Rod Pivot은 나사 또는 샤프트를 사용하여 이동할 구성 요소에 부착할 수 있습니다.

참고: 실린더 로드에 횡력이 가해지도록 실린더를 장착하지 마십시오. 실린더의 로드가 구부러지면 실린더가 작동하지 않습니다.

이미지26.jpg

단동 실린더

실린더 - 단동 스프링 리턴 실린더 10mm 구멍은 끝에 포트가 있습니다.

막대에는 두 개의 너트가 있습니다. 실린더 로드 피벗을 부착하는 데 사용할 수 있습니다.

이미지24.jpg

이미지5.jpg

실린더용 피팅 - 실린더용 M5 수 커넥터는 실린더의 하단 포트에 나사로 고정할 수 있습니다.

이미지14.jpg

이미지7.jpg

실린더 로드 피봇과 실린더 마운트는 상기 복동 실린더와 동일한 방법으로 단동 실린더에 장착할 수 있습니다.

이미지28.jpg

실린더 마운트는 로봇의 구조물에 장착할 수 있습니다. Cylinder Rod Pivot은 나사 또는 샤프트를 사용하여 이동할 구성 요소에 부착할 수 있습니다.

참고: 실린더 로드에 횡력이 가해지는 상태로 실린더를 장착하지 마십시오. 실린더의 로드가 구부러지면 실린더가 작동하지 않습니다.

이미지6.jpg

공압 튜브는 모든 장치를 함께 연결하는 데 사용됩니다.

날카로운 유틸리티 가위를 사용하여 길이에 맞게자를 수 있습니다.


공압을 위한 두 가지 샘플 레이아웃

이미지20.jpg

복동 실린더의 샘플 레이아웃:

  1. 공기는 자전거 펌프에서 공기 저장소의 슈레이더 밸브로 펌핑됩니다.
  2. 압축된 공기는 저장소의 다른 쪽 끝에 있는 피팅을 빠져 나와 On-Off 스위치로 흐릅니다.
  3. 스위치에서 가압된 공기가 압력 조절기에 공급됩니다.
  4. 압력 조절기에서 공기가 복동 솔레노이드 밸브로 흐를 것입니다.
  5. 솔레노이드 밸브의 상태에 따라 공기가 포트 B에서 나와 실린더 상단으로 흐르거나 공기가 포트 A에서 나와 로드를 확장하는 실린더 하단으로 흐릅니다.
  6. 솔레노이드 밸브는 V5 로봇 브레인의 3-와이어 포트에 부착된 솔레노이드 드라이버 케이블에 의해 제어됩니다.

이미지10.jpg

단동 실린더의 샘플 레이아웃:

  1. 공기는 자전거 펌프에서 공기 저장소의 슈레이더 밸브로 펌핑됩니다.
  2. 압축된 공기는 저장소의 다른 쪽 끝에 있는 피팅에서 압력 조절기로 흐릅니다.
  3. 압력 조절기에서 공기가 단동식 솔레노이드 밸브로 흐를 것입니다.
  4. 솔레노이드 밸브의 상태에 따라 공기가 포트 A에서 배출되거나 공기가 포트 A에서 나와 로드를 확장하는 실린더 바닥으로 흐릅니다.
  5. 솔레노이드 밸브는 V5 로봇 브레인의 3-와이어 포트에 부착된 솔레노이드 드라이버 케이블에 의해 제어됩니다.

실린더의 힘 계산

특정 압력에 대한 출력 힘을 계산하는 방정식은 다음과 같습니다.

(실린더 단면적) x (내부 공기 압력) = 힘

VEX 공압 실린더의 실린더 보어는 0.39인치(10mm)입니다. 이것으로부터 원의 면적에 대한 방정식을 사용하여 원통의 단면적을 계산할 수 있습니다.

(직경 / 2)² x π = 면적

실린더 보어(내경)가 주어지고 Pi ≈ 3.14라는 것을 알고 있으므로 면적을 다음과 같이 계산할 수 있습니다.

(0.39인치 / 2)² x 3.14 = 0.12인치²

이제 이 숫자를 원래 방정식에 연결하고 실린더 출력 힘을 계산할 수 있습니다.

0.12인치² x 100psi = 12파운드의 힘(100psi에서)


공압 작업 시 안전 지침은 VEX V5 로봇 작업 시 주의 사항 및 안전 지침을 참조하세요.

For more information, help, and tips, check out the many resources at VEX Professional Development Plus