선형 액추에이터는 조립품, 부품 또는 완제품과 같은 하중을 직선으로 이동시킵니다. 에너지를 운동 또는 힘으로 변환하며, 가압 유체나 공기, 또는 전기를 동력으로 사용할 수 있습니다. 다음은 일반적인 선형 액추에이터의 종류, 장점 및 단점에 대한 분석입니다.

어떻게 작동하나요?

• 공압식 선형 액추에이터는 속이 빈 원통 내부에 피스톤이 있는 구조입니다. 외부 압축기 또는 수동 펌프에서 공급되는 압력이 실린더 내부의 피스톤을 움직입니다. 압력이 증가함에 따라 실린더는 피스톤 축을 따라 이동하여 선형 힘을 발생시킵니다. 피스톤은 스프링 복원력 또는 피스톤 반대쪽에 유체가 공급됨으로써 원래 위치로 복귀합니다.

• 유압식 선형 액추에이터는 공압식 액추에이터와 유사하게 작동하지만, 압축 공기 대신 펌프에서 나오는 비압축성 액체가 실린더를 움직입니다.

• 전동식 선형 액추에이터는 전기 에너지를 토크로 변환합니다. 기계적으로 연결된 전동기가 리드 스크류를 회전시킵니다. 스크류의 나사산과 일치하는 나사산이 있는 리드 너트 또는 볼 너트는 스크류와 함께 회전하지 않도록 고정됩니다. 스크류가 회전하면 너트가 나사산을 따라 회전합니다. 너트의 이동 방향은 스크류의 회전 방향에 따라 결정되며, 액추에이터를 원래 위치로 복귀시키는 역할도 합니다.

【공압 액추에이터】

장점

• 공압 액추에이터의 장점은 구조가 단순하다는 데 있습니다. 대부분의 알루미늄 공압 액추에이터는 최대 압력이 150psi이고 내경은 0.5인치에서 8인치까지 다양하며, 이는 약 30~7,500파운드의 힘에 해당합니다. 강철 액추에이터는 최대 압력이 250psi이고 내경은 0.5인치에서 14인치까지 다양하며, 50~38,465파운드의 힘을 발생시킵니다.

• 공압 액추에이터는 0.1인치 이내의 정확도와 0.001인치 이내의 반복성을 제공하여 정밀한 선형 운동을 생성합니다.

• 공압 액추에이터는 일반적으로 극한 온도 환경에서 사용됩니다. 일반적인 온도 범위는 -40°F에서 250°F입니다. 공압 액추에이터는 공기를 동력원으로 사용하기 때문에 위험 물질을 사용하지 않아 안전 및 검사 측면에서 유리합니다. 또한 모터가 없어 자기 간섭이 발생하지 않으므로 방폭 및 기계 안전 요건을 충족합니다.

• 최근 몇 년 동안 공압 기술은 소형화, 소재 개선, 전자 장치 및 상태 모니터링과의 통합 등 여러 측면에서 큰 발전을 이루었습니다. 공압 액추에이터는 다른 액추에이터에 비해 가격이 저렴합니다. 예를 들어, Bimba Manufacturing에 따르면 평균적인 공압 액추에이터의 가격은 50달러에서 150달러 사이입니다. 또한 공압 액추에이터는 가볍고 유지보수가 거의 필요 없으며 내구성이 뛰어난 부품을 사용하여 선형 운동을 구현하는 데 비용 효율적인 방법입니다.

단점

• 압력 손실과 공기의 압축성으로 인해 공압 방식은 다른 직선 운동 방식보다 효율이 떨어집니다. 압축기 및 공기 공급량의 한계로 인해 낮은 압력에서 작동할 경우 힘이 약해지고 속도가 느려집니다. 압축기는 아무것도 움직이지 않더라도 지속적으로 작동 압력을 유지해야 합니다.

• 공압 액추에이터는 진정으로 효율적이려면 특정 작업에 맞게 크기를 조정해야 합니다. 따라서 다른 용도로는 사용할 수 없습니다. 정확한 제어와 효율성을 위해서는 비례 조절기와 밸브가 필요하지만, 이는 비용과 복잡성을 증가시킵니다.

• 압축 공기는 쉽게 구할 수 있지만, 오일이나 윤활유에 오염될 수 있어 가동 중단 및 유지 보수가 발생할 수 있습니다. 기업은 여전히 ​​압축 공기에 대한 비용을 지불해야 하므로 이는 소모품이며, 압축기와 배관 또한 유지 보수 대상입니다.

【유압 액추에이터】

장점

• 유압 액추에이터는 견고하며 고하중 적용 분야에 적합합니다. 동일 크기의 공압 실린더보다 최대 25배 더 큰 힘을 생성할 수 있으며, 최대 4,000psi의 압력에서도 작동합니다.

• 유압 모터는 공압 모터보다 마력 대 중량비가 1~2hp/lb 더 높습니다.

• 유압 액추에이터는 유체의 비압축성 덕분에 펌프가 추가 유체나 압력을 공급하지 않고도 힘과 토크를 일정하게 유지할 수 있습니다.

• 유압 액추에이터는 펌프와 모터를 상당한 거리에 설치해도 동력 손실이 최소화됩니다.

단점

• 유압 시스템에서는 유체가 누출될 수 있습니다. 공압 액추에이터와 마찬가지로 유체 손실은 효율 저하로 이어집니다. 또한 유압 유체 누출은 청결 문제를 야기하고 주변 부품 및 영역에 손상을 줄 수 있습니다.

• 유압 액추에이터는 유체 저장소, 모터, 펌프, 릴리스 밸브, 열교환기 및 소음 저감 장비를 포함한 여러 부속 부품을 필요로 합니다. 이로 인해 선형 운동 시스템이 커지고 설치 공간이 부족해집니다.

【전기 액추에이터】

장점

• 전기 액추에이터는 최고 수준의 정밀 위치 제어 기능을 제공합니다. 정확도 범위는 ±0.000315인치이며, 반복 정밀도는 0.0000394인치 미만입니다. 다양한 용도나 필요한 힘에 맞춰 확장 가능하며, 조용하고 부드러우며 반복성이 뛰어납니다.

• 전동 액추에이터는 네트워크로 연결하여 신속하게 재프로그래밍할 수 있습니다. 또한 진단 및 유지보수를 위한 즉각적인 피드백을 제공합니다.

• 이러한 시스템은 동작 프로파일을 완벽하게 제어할 수 있으며, 속도, 위치, 토크 및 가해지는 힘을 제어하기 위한 엔코더를 포함할 수 있습니다.

• 소음 측면에서 볼 때, 공압식 및 유압식 액추에이터보다 조용합니다.

• 액체 누출이 없으므로 환경 위험이 제거됩니다.

단점

• 전기 액추에이터의 초기 단가는 공압 및 유압 액추에이터보다 높습니다. 빔바 매뉴팩처링(Bimba Manufacturing)의 사례에 따르면, 전기 액추에이터는 설계 및 전자 장치에 따라 150달러에서 2,000달러 이상까지 가격대가 형성되어 있습니다.

• 전기식 액추에이터는 모든 환경에 적합하지 않습니다. 반면 공압식 액추에이터는 위험 지역이나 가연성 지역에서도 안전하게 사용할 수 있습니다.

• 모터를 계속 가동하면 과열되어 감속기어의 마모가 증가합니다. 또한 모터 크기가 커서 설치에 어려움이 있을 수 있습니다.

• 선택된 모터는 액추에이터의 힘, 추력 및 속도 제한을 고정된 값으로 잠급니다. 힘, 추력 및 속도에 대해 다른 값을 원하는 경우 모터를 교체해야 합니다.