다축 스테이지 및 테이블

기계 설계자와 제작자가 처음부터 자체 선형 시스템을 구성하거나 대부분의 경우 해당 응용 분야에 완벽하지 않은 제한된 범위의 사전 조립된 시스템을 선택해야 했던 시대는 지나갔습니다. 오늘날 제조업체는 사실상 모든 응용 분야, 환경 또는 공간 제약에 맞는 가이드 및 하우징 옵션과 함께 볼 나사, 벨트, 랙 및 피니언, 선형 모터 및 공압 장치와 같은 다양한 구동 메커니즘을 기반으로 하는 시스템을 제공합니다. 이제 엔지니어의 딜레마는 자신의 응용 분야에 적합한 시스템을 찾는 것보다 사용 가능한 광범위한 구성 중에서 최상의 솔루션을 선택하는 것입니다.

이 선택 과정을 돕기 위해 많은 보좌관이 만들어졌습니다. 이는 일반적으로 각 매개변수에 대한 각 시스템의 적합성을 평가하는 기호와 함께 주요 응용 프로그램 매개변수와 시스템 유형을 보여주는 표 형식을 취합니다. 이 레이아웃은 빠르고 시각적인 참조를 제공하지만 각 시스템의 능력과 약점에 대한 세부적인 사항 중 일부를 놓치고 있습니다. 좀 더 자세히 알아보기 위해 다음 개요에서는 사전 조립된 선형 시스템의 가장 일반적인 유형의 구체적인 장점과 한계를 살펴봅니다.

【벨트 구동 시스템】

벨트 구동 시스템은 아마도 장거리 이동 능력으로 가장 잘 알려져 있습니다. 또한 벨트 구동 메커니즘이 재순환 요소를 사용하지 않기 때문에 고속을 달성할 수도 있습니다. 캠 롤러나 휠과 같은 비순환 가이드와 함께 사용하면 벨트는 일반적으로 최대 10m/s의 속도를 달성할 수 있습니다. 벨트 구동 시스템은 잔해로 인해 손상될 롤링 요소가 없고 폴리우레탄 벨트 재질이 가장 일반적인 유형의 화학적 오염을 견딜 수 있기 때문에 열악한 환경에도 매우 적합합니다.

벨트 구동 시스템의 주요 단점은 벨트가 늘어나는 것입니다. 대부분의 시스템 제조업체에서 사용하는 강철 강화 벨트라도 결국에는 약간의 늘어짐이 발생하여 반복성과 이동 정확도가 저하됩니다. 또한 벨트 구동 시스템은 벨트의 탄력성으로 인해 다른 유형의 드라이브보다 공진이 더 많습니다. 적절한 드라이브 튜닝이 이를 보상할 수 있지만, 높은 가속 및 감속률 및/또는 무거운 부하가 있는 애플리케이션에서는 바람직하지 않은 정착 시간이 발생할 수 있습니다.

【볼스크류 구동 방식】

높은 추력 하중과 높은 위치 정확도를 위해서는 볼 스크류 구동 시스템이 일반적으로 첫 번째 선택입니다. 그리고 그럴 만한 이유가 있습니다. 예압된 너트를 사용하면 볼 스크류는 백래시 없는 동작을 제공하고 매우 높은 위치 정확도와 반복성을 달성할 수 있습니다. 2mm에서 40+mm 범위의 리드를 사용하면 볼 스크류 시스템이 광범위한 속도 요구 사항을 충족할 수 있으며 수직 응용 분야에서 백드라이브를 방지할 수 있습니다.

이동 길이는 볼 스크류 구동 시스템의 근본적인 한계입니다. 나사의 길이가 길어지면 나사가 자체 무게로 인해 처지거나 휘핑되는 경향이 있기 때문에 허용 속도가 감소합니다. 볼 스크류 지지대는 이러한 효과를 방지하는 데 도움이 되지만 공간과 전체 시스템 비용이 희생됩니다.

【랙 앤 피니언 구동 시스템】

랙 앤 피니언 시스템은 높은 추력을 생성하며 사실상 무제한의 이동 길이로 이를 수행할 수 있습니다. 또한 해당 설계를 통해 동일한 시스템에서 여러 캐리지를 사용할 수 있으며 이는 포장 및 자동차 산업의 대형 갠트리 시스템과 같이 캐리지가 독립적으로 이동해야 하는 응용 분야에 유용합니다.

고품질의 백래시가 낮은 랙 및 피니언 시스템을 사용할 수 있지만 일반적으로 다른 드라이브 옵션보다 위치 정확도가 낮습니다. 그리고 톱니 모양과 가공 품질에 따라 랙 및 피니언 구동 시스템은 다른 선형 시스템에 비해 높은 수준의 소음을 생성할 수 있습니다.

【리니어 모터 구동 시스템】

전통적으로 대부분의 응용 분야에서 너무 비싸다고 여겨졌던 선형 모터는 이제 포장 및 조립과 같은 산업에서 위치 지정 및 처리 작업에 사용되고 있습니다. 비용 절감이 이러한 추세에 기여했지만 엔지니어에게는 선형 모터의 매력적인 특성으로 고속 성능, 높은 위치 정확도 및 낮은 유지 관리 요구 사항이 있습니다. 선형 모터는 또한 랙 앤 피니언 시스템과 같이 여러 개의 독립적인 캐리지를 하나의 시스템에 통합하는 기능을 제공합니다.

선형 모터에는 전력 손실 상태에서 부하가 떨어지는 것을 방지하는 기계적 구성 요소가 없기 때문에 일반적으로 수직 응용 분야에서는 선형 모터를 사용하지 않는 것이 좋습니다. 강력한 자석과 함께 개방형 디자인으로 인해 오염과 잔해, 특히 금속 칩과 부스러기에 취약합니다.

【공압 구동 시스템】

선호하는 동력 전달원이 공기인 경우 공압 선형 시스템이 적합합니다. 간단한 지점 간 모션의 경우 공압 구동 시스템이 가장 경제적이고 통합이 간단한 옵션이 될 수 있습니다. 대부분의 공압 선형 시스템은 알루미늄 하우징으로 둘러싸여 있어 엔드 댐퍼와 보호 커버를 통합할 수 있습니다.

공압 시스템은 여기에 설명된 유형 중 정밀도와 강성이 가장 낮지만 주요 한계는 중간 위치에서 정지할 수 없다는 것입니다.

애플리케이션에 관계없이 사전 조립된 선형 시스템 중에서 옵션을 고려할 때 스트로크, 하중, 속도 및 정밀도의 4가지 기본 애플리케이션 매개변수부터 시작하십시오. 이러한 기준의 크기와 중요성이 결정되면 소음, 강성, 환경 요인과 같은 다른 매개변수를 사용하여 범위를 좁히고 최종 크기 조정 및 선택에 소요되는 시간을 줄일 수 있습니다.