기계 설계자와 제작자가 자체 선형 시스템을 처음부터 구축할지, 아니면 대부분의 경우 적용 분야에 완벽하게 맞지 않는 제한된 사전 조립 시스템에 만족할지 선택해야 했던 시대는 지났습니다. 오늘날 제조업체는 볼 스크류, 벨트, 랙 앤 피니언, 선형 모터, 공압 장치 등 다양한 구동 메커니즘을 기반으로 하는 시스템을 제공하며, 거의 모든 적용 분야, 환경 또는 공간 제약에 맞는 가이드 및 하우징 옵션을 제공합니다. 이제 엔지니어의 딜레마는 적용 분야에 적합한 시스템을 찾는 것보다 다양한 구성 중에서 최적의 솔루션을 선택하는 것입니다.

이러한 선정 과정을 돕기 위해 많은 보조 도구가 개발되었습니다. 이러한 도구는 일반적으로 주요 애플리케이션 매개변수와 시스템 유형을 비교한 표 형태로 제공되며, 각 매개변수에 대한 각 시스템의 적합성을 평가하는 기호가 포함되어 있습니다. 이 레이아웃은 빠르고 시각적인 참조를 제공하지만, 각 시스템의 장점과 단점에 대한 세부적인 내용을 간과하고 있습니다. 좀 더 심층적으로 살펴보기 위해, 다음 개요에서는 가장 일반적인 유형의 사전 조립 선형 시스템의 구체적인 강점과 한계를 살펴보겠습니다.

【벨트 구동 시스템】

벨트 구동 시스템은 장거리 주행 능력으로 가장 잘 알려져 있습니다. 또한 벨트 구동 메커니즘은 재순환 요소를 사용하지 않기 때문에 고속 주행이 가능합니다. 캠 롤러나 휠과 같은 비순환 가이드와 함께 사용하면 벨트는 일반적으로 최대 10m/s의 속도를 낼 수 있습니다. 벨트 구동 시스템은 또한 이물질에 의해 손상될 수 있는 롤링 요소가 없고, 폴리우레탄 벨트 소재는 대부분의 일반적인 화학적 오염을 견딜 수 있기 때문에 열악한 환경에도 적합합니다.

벨트 구동 시스템의 주요 단점은 벨트가 늘어진다는 것입니다. 대부분의 시스템 제조업체에서 사용하는 강철 보강 벨트조차도 결국에는 어느 정도 늘어남을 경험하게 되는데, 이는 반복성과 이동 정확도를 저하시킵니다. 또한 벨트 구동 시스템은 벨트의 탄성으로 인해 다른 유형의 구동 장치보다 공진이 더 큽니다. 적절한 구동 튜닝을 통해 이를 보완할 수 있지만, 가속 및 감속률이 높거나 하중이 큰 응용 분야에서는 바람직하지 않은 정착 시간이 발생할 수 있습니다.

【볼스크류 구동 시스템】

높은 추력 하중과 높은 위치 정확도를 위해서는 볼스크류 구동 시스템이 일반적으로 가장 선호됩니다. 그럴 만한 이유가 있습니다. 예압 너트를 사용하는 볼스크류는 백래시 없는 동작을 제공하고 매우 높은 위치 정확도와 반복성을 달성할 수 있습니다. 2mm에서 40mm 이상에 이르는 리드는 볼스크류 시스템이 다양한 속도 요구 사항을 충족할 수 있도록 해주며, 수직 적용 분야에서 백드라이빙을 방지할 수 있습니다.

볼스크류 구동 시스템의 근본적인 한계는 이동 길이입니다. 스크류 길이가 길어질수록 허용 속도가 감소하는데, 이는 스크류가 자체 무게로 인해 처지고 휘핑(whipping) 현상이 발생하기 때문입니다.

【랙 앤 피니언 구동 시스템】

랙 앤 피니언 시스템은 높은 추력을 생성하며, 이동 거리는 거의 무제한입니다. 또한, 이 시스템은 여러 개의 캐리지를 동일한 시스템에 사용할 수 있도록 설계되어 포장 및 자동차 산업의 대형 갠트리 시스템과 같이 캐리지가 독립적으로 이동해야 하는 분야에 유용합니다.

고품질 저백래시 랙 앤 피니언 시스템을 사용할 수 있지만, 일반적으로 다른 구동 방식보다 위치 정확도가 낮습니다. 또한, 치형과 가공 품질에 따라 랙 앤 피니언 구동 시스템은 다른 선형 시스템에 비해 높은 수준의 소음을 발생시킬 수 있습니다.

【선형 모터 구동 시스템】

전통적으로 대부분의 응용 분야에 비해 너무 비싸다는 인식이 있었던 선형 모터는 이제 포장 및 조립과 같은 산업에서 위치 지정 및 핸들링 작업에 사용되고 있습니다. 비용 절감이 이러한 추세에 기여했지만, 엔지니어들에게 선형 모터의 매력적인 특징은 고속 성능, 높은 위치 지정 정확도, 그리고 낮은 유지보수 비용입니다. 또한, 선형 모터는 랙 앤 피니언 시스템처럼 여러 개의 독립적인 캐리지를 하나의 시스템에 통합할 수 있는 기능을 제공합니다.

선형 모터는 전력 손실 시 부하가 떨어지는 것을 방지하는 기계적 부품이 없기 때문에 일반적으로 수직형 어플리케이션에는 사용하지 않는 것이 좋습니다. 또한, 개방형 설계와 강력한 자석의 사용으로 인해 오염과 이물질, 특히 금속 조각이나 부스러기에 취약합니다.

【공압 구동 시스템】

선호하는 동력 전달원이 공기일 경우, 공압 선형 시스템이 적합합니다. 간단한 지점 간 이동의 경우, 공압 구동 시스템이 가장 경제적이고 통합이 간편한 옵션입니다. 대부분의 공압 선형 시스템은 알루미늄 하우징에 내장되어 있어 엔드 댐퍼와 보호 커버를 장착할 수 있습니다.

공압 시스템은 여기서 논의하는 유형 중 정밀도와 강성이 가장 낮지만, 가장 큰 한계는 중간 위치에서 멈출 수 없다는 것입니다.

【중요 팁】

어떤 용도로 사용하든, 사전 조립된 선형 시스템 중에서 선택할 때는 스트로크, 하중, 속도, 정밀도라는 네 가지 주요 적용 매개변수부터 시작하십시오. 이러한 기준의 중요성과 규모가 결정되면 소음, 강성, 환경 요인과 같은 다른 매개변수를 고려하여 적용 범위를 좁히고 최종 크기 조정 및 선정 시간을 단축할 수 있습니다.