선형 액추에이터는 조립품, 부품 또는 완제품일 수 있는 하중을 직선으로 이동시킵니다. 이는 에너지를 운동이나 힘으로 변환하고 가압된 유체나 공기, 전기로 구동될 수 있습니다. 다음은 일반적인 선형 액추에이터에 대한 분석, 장점 및 단점입니다.

어떻게 작동하나요?

• 공압식 선형 액츄에이터는 중공 실린더 내부의 피스톤으로 구성됩니다. 외부 압축기나 수동 펌프의 압력으로 피스톤이 실린더 내부로 이동합니다. 압력이 증가하면 실린더가 피스톤 축을 따라 이동하여 선형 힘을 생성합니다. 피스톤은 스프링백력이나 피스톤 반대편에 유체가 공급되어 원래 위치로 돌아갑니다.

• 유압식 선형 액츄에이터는 공압식 액츄에이터와 유사하게 작동하지만 가압된 공기가 아닌 펌프의 비압축성 액체가 실린더를 움직입니다.

• 전기 선형 액추에이터는 전기 에너지를 토크로 변환합니다. 기계적으로 연결된 전기 모터가 리드 스크류를 돌립니다. 나사와 일치하는 나사산이 있는 나사형 리드 또는 볼 너트는 나사와 함께 회전하는 것을 방지합니다. 나사가 회전하면 너트가 나사산을 따라 구동됩니다. 너트가 움직이는 방향은 나사가 회전하는 방향에 따라 달라지며 액추에이터를 원래 위치로 되돌리기도 합니다.

【공압식 액츄에이터】

장점

• 공압식 액츄에이터의 장점은 단순성에서 비롯됩니다. 대부분의 공압식 알루미늄 액츄에이터의 최대 압력 등급은 150psi이며 보어 크기는 ? 약 30~7,500lb.의 힘으로 변환됩니다. 강철 액츄에이터의 최대 압력 등급은 250psi이며 보어 크기는 ? ~ 14인치이며 50~38,465lbf 범위의 힘을 생성합니다.

• 공압식 액츄에이터는 예를 들어 0.1인치 이내의 정확도와 0.001인치 이내의 반복성을 제공하여 정밀한 선형 모션을 생성합니다.

• 공압식 액츄에이터의 일반적인 응용 분야에는 극한 온도 영역이 포함됩니다. 일반적인 온도 범위는 -40°F ~ 250°F입니다. 안전 및 검사 측면에서 공압식 액츄에이터는 공기를 사용하여 위험 물질을 사용하지 않습니다. 모터가 없어 자기 간섭을 일으키지 않기 때문에 폭발 방지 및 기계 안전 요구 사항을 충족합니다.

• 최근 몇 년 동안 공압 분야에서는 소형화, 재료, 전자 장치 및 상태 모니터링과의 통합 측면에서 많은 발전이 이루어졌습니다. 공압식 액츄에이터의 가격은 다른 액츄에이터에 비해 저렴합니다. 예를 들어 Bimba Manufacturing에 따르면 평균 공압식 액츄에이터의 가격은 50~150달러입니다. 공압식 액츄에이터는 또한 가볍고, 최소한의 유지 관리가 필요하며, 공압식을 비용 효율적인 선형 운동 방법으로 만들어주는 내구성 있는 구성 요소를 갖추고 있습니다.

단점

• 압력 손실과 공기의 압축성으로 인해 공압식은 다른 선형 운동 방식에 비해 효율성이 떨어집니다. 압축기 및 공기 공급 제한으로 인해 낮은 압력에서의 작동은 더 낮은 힘과 더 느린 속도를 갖게 됩니다. 압축기는 아무것도 움직이지 않더라도 지속적으로 작동 압력을 가동해야 합니다.

• 진정한 효율성을 위해서는 공압식 액츄에이터의 크기가 특정 작업에 맞게 조정되어야 합니다. 따라서 다른 응용 프로그램에는 사용할 수 없습니다. 정확한 제어와 효율성을 위해서는 비례 조절기와 밸브가 필요하지만 이로 인해 비용과 복잡성이 증가합니다.

• 공기는 쉽게 사용할 수 있지만 오일이나 윤활유로 인해 오염될 수 있으며 이로 인해 가동 중지 시간과 유지 관리가 필요할 수 있습니다. 기업은 여전히 ​​압축 공기에 대한 비용을 지불해야 하며 이를 소모품으로 만들고 압축기와 라인은 또 다른 유지 관리 문제입니다.

【유압액추에이터】

장점

• 유압 액츄에이터는 견고하며 고하중 응용 분야에 적합합니다. 동일한 크기의 공압 실린더보다 25배 더 큰 힘을 생성할 수 있습니다. 또한 최대 4,000psi의 압력에서도 작동합니다.

• 유압 모터는 공압 모터보다 1~2 hp/lb 더 높은 중량 대비 마력 비율을 갖습니다.

• 유압 액츄에이터는 유체의 비압축성으로 인해 펌프가 더 많은 유체나 압력을 공급하지 않고도 힘과 토크를 일정하게 유지할 수 있습니다.

• 유압 액츄에이터는 전력 손실을 최소화하면서 펌프와 모터를 상당한 거리에 배치할 수 있습니다.

단점

• 유압 장치에서 유체가 누출됩니다. 공압식 액츄에이터와 마찬가지로 유체 손실로 인해 효율성이 떨어집니다. 그러나 유압유 누출로 인해 청결 문제가 발생하고 주변 구성품 및 영역이 손상될 가능성이 있습니다.

• 유압 액츄에이터에는 소음 감소 장비와 함께 유체 저장소, 모터, 펌프, 방출 밸브, 열 교환기를 포함한 많은 동반 부품이 필요합니다. 이는 선형 모션 시스템을 크고 수용하기 어렵게 만듭니다.

【전동 액추에이터】

장점

• 전기 액츄에이터는 최고의 정밀 제어 포지셔닝을 제공합니다. 정확도 범위의 예는 +/- 0.000315인치이고 반복성은 0.0000394인치 미만입니다. 해당 설정은 모든 목적이나 힘 요구 사항에 맞게 확장 가능하며 조용하고 부드러우며 반복 가능합니다.

• 전동 액추에이터는 신속하게 네트워크로 연결되고 재프로그래밍될 수 있습니다. 진단 및 유지 관리에 대한 즉각적인 피드백을 제공합니다.

• 모션 프로필을 완벽하게 제어할 수 있으며 속도, 위치, 토크 및 적용된 힘을 제어하는 ​​인코더가 포함될 수 있습니다.

• 소음 측면에서 공압식, 유압식 액츄에이터에 비해 조용합니다.

• 유체 누출이 없으므로 환경적 위험이 제거됩니다.

단점

• 전기식 액츄에이터의 초기 단가는 공압식 및 유압식 액츄에이터의 단가보다 높습니다. Bimba Manufacturing의 예에 따르면 전기 액추에이터의 가격은 디자인과 전자 장치에 따라 $150에서 $2,000 이상까지 다양합니다.

• 전기식 액츄에이터는 위험 및 인화성 지역에서 안전한 공압식 액츄에이터와 달리 모든 환경에 적합하지는 않습니다.

• 계속해서 작동하는 모터는 과열되어 감속 기어의 마모가 증가합니다. 모터는 크기가 커서 설치 문제를 일으킬 수도 있습니다.

• 선택한 모터는 액츄에이터의 힘, 추력 및 속도 제한을 고정된 설정으로 고정합니다. 힘, 추력 및 속도에 대한 다른 값 세트가 필요한 경우 모터를 변경해야 합니다.