스트로크 길이, 속도, 정확도, 장착, 유지관리.

선형 모션이 필요한 애플리케이션을 개발하고 있습니다. 픽앤플레이스 조립 시스템, 포장 라인, 자재 이송용 갠트리 등일 수 있습니다. 하지만 액추에이터를 처음부터 직접 설계하고, 다양한 부품을 조달하고, 부품을 장착 및 정렬하고, 유지보수 시스템을 구축하는 것은 시간 낭비입니다. 미리 설계되고 조립된 선형 액추에이터를 살펴보기 시작했지만, 종류, 크기, 작동 원리 등 다양한 옵션이 너무 많아 어디서부터 선택해야 할지 막막합니다.

선택 범위를 좁히는 첫 번째 단계는 용도에 가장 적합한 구동 메커니즘을 선택하는 것입니다. 대부분의 제조업체는 최소 두 가지 구동 옵션을 제공하는데, 톱니 벨트와 볼 스크류가 가장 일반적이며, 공압 및 리니어 모터 드라이브는 틈새 시장에 적합합니다. 다음은 가장 일반적인 두 가지 유형의 액추에이터인 톱니 벨트와 볼 스크류 중에서 선택하는 데 도움이 되는 다섯 가지 요소입니다.

1. 스트로크 길이

액추에이터가 한 방향으로 이동해야 하는 거리, 즉 스트로크 길이는 볼 스크류와 벨트 드라이브 중에서 선택할 때 가장 먼저 고려해야 할 사항입니다. 볼 스크류 액추에이터는 일반적으로 1,000mm 이하의 길이로 사용되지만, 더 큰 직경의 볼 스크류는 최대 3,000mm까지 사용할 수 있습니다. 이 한계는 스크류의 임계 속도에 의해 결정됩니다. 스크류의 길이가 증가함에 따라 임계 속도, 즉 스크류가 굽힘 진동을 경험하기 시작하는 속도는 감소합니다. 간단히 말해, 스크류가 길어지고 회전 속도가 빨라지면 마치 줄넘기 줄처럼 "휘두르기" 시작합니다.

톱니 벨트 구동 액추에이터의 경우, 벨트 장력 조절 능력에 따라 최대 길이가 제한됩니다. 폭이 더 넓고(접촉 면적이 더 넓음) 톱니 피치가 더 큰 벨트를 사용하는 벨트 구동 액추에이터는 일반적으로 10~12m의 스트로크 길이가 필요한 어플리케이션에 사용됩니다.

2. 속도

액추에이터 선택에 있어 두 번째로 중요한 요소는 속도입니다. 대부분의 벨트 구동 액추에이터의 최대 속도는 5m/s입니다. 이 제한 속도는 가이드 시스템의 영향을 받는데, 가이드 시스템은 주로 재순환 베어링을 사용합니다. 최대 10m/s의 더 높은 속도가 필요한 경우, 재순환 베어링 대신 벨트 구동을 예압된 휠이나 캠 롤러와 함께 사용할 수 있습니다.

위에서 언급했듯이 볼스크류 구동 액추에이터에서는 길이가 증가함에 따라 임계 속도가 감소합니다. 일반적으로 볼스크류 액추에이터는 스트로크 길이가 1m 미만일 때 최대 1.5m/s의 속도에 도달할 수 있습니다. 볼스크류 지지대는 나사의 지지되지 않는 길이를 줄여 추가적인 강성을 제공하여 액추에이터가 더 높은 속도와 더 긴 길이에 도달할 수 있도록 합니다. 볼스크류 지지대를 고려할 때는 필요한 속도 및 길이 계산에 대한 도움을 받으려면 제조업체에 문의하십시오.

3. 정확성

정확도는 이동 정확도(이동 중 캐리지 또는 새들이 공간에서 어디에 위치하는지), 위치 정확도(액추에이터가 목표 위치에 얼마나 근접하게 도달하는지), 또는 반복성(액추에이터가 각 스트로크에서 동일한 위치에 얼마나 근접하게 도달하는지)을 의미하는 데 널리 사용됩니다. 이동 정확도는 액추에이터의 구조, 베이스 및 장착 방식에 크게 영향을 받지만, 위치 정확도와 반복성은 주로 구동 장치의 기능입니다.

볼 스크류, 특히 예압이 있는 볼 스크류는 강성 덕분에 벨트 드라이브보다 위치 결정 정확도가 더 높습니다. 그러나 위치 결정의 "부정확도"는 액추에이터 제어 시스템에서 측정하고 보정할 수 있습니다. 이러한 이유로 반복성(매 스트로크에서 동일한 위치에 도달하는 능력)은 고정밀 응용 분야에서 가장 중요한 요소가 되는 경우가 많습니다. 높은 반복성을 위해서는 구동 장치의 강성이 매우 중요하므로, 예압이 있는 볼 스크류와 너트 어셈블리가 더 나은 선택입니다.

4. 장착

경우에 따라 액추에이터 장착 방향에 따라 최적의 구동 메커니즘이 결정됩니다. 벨트 드라이브와 볼 스크류 드라이브는 모두 수평 및 경사 장착 방향에 적합하지만, 수직 장착이 필요한 경우에는 더욱 신중하게 평가해야 합니다.

수직으로 하중을 이동하는 모든 시스템에는 내장된 안전 장치가 필요하지만, 볼스크류 구동 장치는 수직 하중을 운반하는 데 있어 벨트 구동 장치보다 더 안전한 것으로 여겨지는 경우가 많습니다. 이는 볼스크류가 하중, 스크류 리드, 그리고 시스템 마찰력에 따라 브레이크 고장이나 시스템 손상 시 역방향 구동 또는 "자유 낙하"를 잘 하지 않기 때문입니다. 수직 어플리케이션에 벨트 구동 액추에이터가 필요한 경우, 외부 브레이크 또는 카운터웨이트 사용을 신중하게 고려해야 합니다.

5. 유지관리

선형 액추에이터 고장의 주요 원인은 윤활 부족입니다. 볼 스크류와 벨트 구동 액추에이터 모두 가이드 시스템에 주기적으로 윤활을 해야 하지만, 볼 스크류는 적절한 윤활을 위해 모니터링해야 하는 또 다른 구성 요소를 필요로 합니다. 일부 제조업체는 수명 주기 동안 윤활이 유지되는 시스템을 제공하여 이 문제를 해결했습니다(수명은 주어진 하중, 속도 및 환경에서 설정된 이동 거리 또는 회전 수로 정의됨). 하지만 많은 응용 분야는 이러한 특정 매개변수를 벗어나며, 의도된 수명 주기 중 어느 시점에서 윤활이 필요합니다.

벨트 구동 액추에이터는 유지 보수해야 할 부품이 적다는 장점이 있지만, 먼지나 이물질이 있는 환경에서는 오염 물질이 풀리 하우징으로 유입될 가능성을 최소화하는 액추에이터 설계를 고려해야 합니다. 이렇게 하면 풀리 베어링의 수명이 길어지고 벨트 자체의 마모도 줄어듭니다.

벨트 드라이브와 볼 스크류 드라이브는 모두 성능상의 이점이 있습니다. 초기 선택 시, 벨트 드라이브는 일반적으로 긴 스트로크와 고속에 더 적합한 반면, 볼 스크류 드라이브는 높은 반복성이나 수직 장착이 필요한 어플리케이션에 더 적합하다는 점을 기억하십시오. 일부 어플리케이션에서는 두 구동 메커니즘 모두 위에 설명된 기준을 충족합니다. 이러한 경우, 제조업체는 가속도, 정착 시간 또는 환경 조건과 같은 더욱 세부적인 요소를 기반으로 적합한 액추에이터를 선택하도록 안내할 수 있습니다.