선형 액추에이터는 원 운동을 선형 운동으로 변환할 수 있는 자립형 구조 시스템입니다. 이 운동은 모터에 의해 생성되며, 축을 따라 운동(또는 힘)을 전달합니다. 이러한 방식으로 선형 액추에이터는 원 운동을 하는 기존 전기 모터와는 다르게 작동합니다.

선형 액추에이터의 다양한 응용 분야를 파악하려면 선형 액추에이터가 무엇인지 이해하는 것이 중요합니다. 선형 액추에이터는 하중을 밀거나, 당기거나, 올리거나, 내리거나, 기울이는 등의 동작을 생성하는 데 매우 유용합니다.

선형 액추에이터는 수행하는 작업이 다양하기 때문에 여러 유형의 선형 액추에이터가 있습니다. 예상하시겠지만 모든 선형 액추에이터가 정확히 동일한 용도로 사용되는 것은 아닙니다. 선형 액추에이터의 정의와 기능을 더 잘 이해하기 위해 이러한 장치의 일반적인 응용 분야를 살펴보겠습니다.

선형 액추에이터는 무엇에 사용되나요?

모든 유형의 선형 액추에이터가 동일하지는 않지만, 유사한 선형 운동을 동력으로 생성합니다. 선형 액추에이터는 물체나 품목을 직선으로 이동시킵니다. 하지만 더 나아가, 선형 액추에이터는 정밀하고 빠른 속도로 이 운동을 완료합니다.

선형 구동 시스템은 회전 운동을 선형 운동으로 변환하여 특정 작업 및 전체 생산에 뛰어난 효율성을 제공합니다. 하지만 선형 구동 시스템 내의 다양한 유형의 선형 액추에이터가 필요에 따라 더 적합할 수 있다는 점을 알아두는 것이 중요합니다.

최적의 선택은 귀사의 특정 공정과 이송해야 할 재료에 따라 달라집니다. 귀사의 어플리케이션에 가장 적합한 액추에이터를 선택하려면 선형 구동 시스템 요구 사항의 세부 사항을 이해하는 것이 매우 중요합니다.

정밀 선형 액추에이터의 가장 일반적인 용도는 다축 직교 로봇 시스템과의 결합입니다. 또한 기계의 필수 구성 요소로 사용되는 경우도 많습니다.

주요 분야:

전기 선형 액추에이터를 활용할 수 있는 산업은 매우 다양합니다. 소규모 작업이든 매일 상당한 양의 자재를 운반하든, 어떤 작업을 하든 적합한 선형 액추에이터가 있다는 것이 핵심입니다.

따라서 아래 목록은 전체 업종을 나열한 것이 아니라, 몇 가지 일반적인 예시를 제시한 것입니다. 이러한 업종들이 통제되고 정밀한 선형 이동을 통해 이익을 얻는 이유를 분명히 알 수 있습니다.

1. 산업 자동화
2. 생산 공정의 서보 및 픽앤플레이스 시스템
3. 조립
4. 포장 및 팔레타이징

 

실제로 다음과 같은 응용 프로그램을 생각해 보세요.

1. 레이저 또는 플라즈마 절단기
2. 가공된 부품의 적재 및 하역
3. 생산 라인에서 가공 센터에 공급
4. 또는 산업용 인간형 로봇을 추가 외부 축을 따라 이동하여 동작 범위를 확장합니다.

이러한 모든 응용 분야에는 하나 이상의 선형 액추에이터가 사용됩니다. 사용되는 선형 액추에이터의 유형은 정밀도, 하중 용량, 속도 등 다양한 요인에 따라 달라집니다. 전반적으로, 일반적으로 모션 전달 방식이 차이를 만듭니다.

동작 전달에는 세 가지 주요 유형이 있습니다.벨트 / 랙 앤 피니언 / 나사.

올바른 액추에이터를 선택하려면 어떻게 해야 할까요? 새로운 애플리케이션을 개발하는 산업 설계자는 어떤 변수를 고려해야 할까요?

선형 모션 솔루션에 대해 이야기할 때 중요한 것은 문제를 올바른 관점에서 고려하는 것입니다. 구체적으로, 이는 해당 애플리케이션에 대한 관점을 의미합니다. 필요한 선형 액추에이터 유형을 결정할 때 항상 이것이 가장 중요합니다.

정밀 선형 액추에이터를 선택할 때는 결과와 성능에 대한 기대치를 명확하게 정의하는 것이 중요합니다. 이러한 상세한 분석을 통해 정밀 선형 액추에이터를 정확한 요구 사항에 맞게 맞춤 설계할 수 있습니다.

이러한 요소를 철저히 고려하면 필요한 정밀 선형 액추에이터 유형뿐만 아니라 해당 응용 분야에서 최적의 성능을 보장하는 특정 사양도 더 잘 파악할 수 있습니다.

이처럼 신중하게 선정되는 과정을 거쳐 고객이 선택한 정밀 선형 액추에이터가 최고 수준의 정확도와 신뢰성으로 고객의 고유한 요구 사항을 충족하도록 보장합니다.

따라서 필요한 역동성, 스트로크 길이, 그리고 정밀도를 고려하는 것부터 시작하는 것이 좋습니다. 이러한 요소들을 자세히 살펴보겠습니다.

하이 다이내믹스

많은 산업 디자인 분야에서 디자이너의 요구 사항은 종종 속도와 관련이 있습니다. 일반적으로 사이클 타임 단축도 포함됩니다. 포장 산업이 좋은 예입니다. 포장이 더 정밀하고 빠를수록 포장재의 출시 속도도 빨라집니다.

따라서 높은 역동성이 솔루션을 정의할 때 일반적으로 시작점이 되는 것은 놀라운 일이 아닙니다.

벨트 드라이브는 다음과 같은 점을 고려할 때 높은 역동성을 필요로 할 때 종종 이상적인 솔루션입니다.

1. 10-12m의 스트로크에서 최대 50m/s2의 가속도와 최대 5m/s의 속도를 허용합니다.
2. 벨트 구동 축이 있는 XYZ 포털은 매우 작은 것부터 약 200kg까지의 하중을 처리할 수 있습니다.
3. 윤활 유형에 따라 이러한 시스템은 특히 긴 유지 관리 간격을 제공하여 생산 연속성을 보장할 수 있습니다.

10~12m 이상의 스트로크에서 높은 역동성이 요구되는 경우가 있습니다. 이러한 경우 랙 앤 피니언 드라이브가 있는 액추에이터가 훌륭한 솔루션이 되는 경향이 있습니다. 이러한 선형 액추에이터는 최대 10m/s²의 가속도와 최대 3.5m/s의 속도를 허용하기 때문입니다. 그리고 이 모든 것이 무한한 스트로크에서 가능합니다.

랙 앤 피니언 액추에이터 모델은 바퀴와 축의 개념을 구현합니다. 구체적으로, 회전하는 바퀴가 케이블, 체인 또는 벨트를 움직여 선형 운동을 생성합니다.

다른 유형의 액추에이터를 선택한다고 해서 동일한 결과가 보장되는 것은 아닙니다. 예를 들어, 훨씬 더 정밀한 나사 시스템은 확실히 너무 느릴 것입니다. 이러한 액추에이터로는 그렇게 긴 스트로크를 처리할 수 없습니다.

나사 액추에이터는 나사를 돌려 앞으로 밀어내는 매우 일반적인 도구입니다. 하지만 상황에 따라 속도에 한계가 있습니다.

긴 스트로크

데카르트 로봇의 전형적인 XYZ 구성에서 선형 액추에이터로 제작된 시스템은 종종 긴 스트로크를 갖습니다. 이는 픽앤플레이스 및 피딩 머시닝 센터와 같은 분야에서 흔히 볼 수 있습니다. 이처럼 긴 생산 라인으로 인해 스트로크 길이는 수십 미터에 달할 수 있습니다.

게다가, 많은 경우 이러한 긴 스트로크(보통 Y축을 포함함)는 상당히 무거운 하중을 처리해야 합니다. 경우에 따라 하중의 무게가 수백 킬로에 달할 수도 있습니다. 또한, 이러한 긴 스트로크에서는 여러 개의 수직 Z축이 독립적으로 작동합니다.

이러한 유형의 어플리케이션에서 Y축에 가장 적합한 선택은 랙 앤 피니언 드라이브가 장착된 액추에이터입니다. 이는 다음과 같은 다양한 요인 때문입니다.

1. 랙 앤 피니언 시스템의 견고성 덕분에 무한한 스트로크로 작동할 수 있습니다. 또한, 견고성, 정밀성, 효율성을 유지하면서 작동할 수 있습니다.
2. 드라이브 내부에는 유도 경화 강철 랙이 있는 액추에이터가 경사 톱니를 가지고 있습니다. 이 톱니는 재순환 볼 베어링 레일이나 프리즘 레일을 따라 미끄러집니다.
3. 각각 자체 모터가 장착된 여러 개의 캐리지를 설치하는 옵션을 통해 여러 개의 독립적인 수직 Z축을 사용할 수 있습니다.

벨트 시스템은 최대 10~12m 스트로크에 적합합니다. 그러나 볼스크류 액추에이터는 (긴 스트로크의 경우) 임계 속도에 의해 제한됩니다.

위치 반복성

반면에 설계자가 최대 정밀도를 추구할 때도 있습니다. 예를 들어 마이크로 부품 조립이나 특정 의료 분야와 같은 분야에서 이러한 현상이 나타날 수 있습니다. 이러한 경우, 확실한 선택은 단 하나, 볼 스크류 드라이브가 장착된 선형 축입니다.

스크류 구동 선형 액추에이터는 이러한 관점에서 최고의 성능을 제공합니다. 이는 주로 ±5μm의 높은 위치 반복 정밀도를 제공하기 때문입니다. 이 성능은 벨트 구동 액추에이터나 스크류 구동 액추에이터로는 따라올 수 없습니다. 벨트 구동 및 스크류 구동 선형 액추에이터 모두 최대 ±0.05mm의 위치 반복 정밀도를 달성합니다.