정확도 및 반복성, 용량, 이동 거리, 사용 빈도, 주변 환경, 타이밍, 방향, 속도.

정확도, 용량, 이동 거리, 사용 용도, 주변 환경, 타이밍, 방향 및 속도를 나타내는 약어인 ACTUATOR를 사용하여 선형 모터 구동 액추에이터를 올바르게 사양화하고 크기를 정하는 방법에 대한 몇 가지 팁을 소개합니다. 이 약어를 통해 모든 주요 매개변수를 기억할 수 있습니다.

특정 용도에 적합한 액추에이터를 선택하는 것은 쉬운 일처럼 보일 수 있습니다. 그러나 신뢰할 수 있는 액추에이터를 선택하는 데에는 일부 엔지니어와 시스템 통합업체가 인식하는 것보다 훨씬 더 많은 요소가 고려되어야 합니다. 성능이 저조한 액추에이터는 종종 기본적인 사양 오류에서 비롯됩니다.

안정적이고 반복 가능한 선형 운동을 얻기 위해서는 네 가지 하위 시스템으로 구성된 고품질 액추에이터 설정에 대한 특정 요구 사항을 충족하는 것이 목표입니다.

1. 물리적 공간 내에서 모든 액추에이터 구성 요소를 정확하게 고정하고 액추에이터를 제 위치에 고정할 수 있는 구조 시스템

2. 개별 구성 요소로 이루어진 구동계로 구성된 회전-선형 운동 변환기

3. 최소한의 마찰과 최대의 하중 지지력 및 긴 수명을 보장하면서 캐리지를 직선으로 정확하게 안내하는 선형 마모 요소

4. 공작물, 그리퍼, 카메라, 광학 장치 또는 기타 탑재물을 안전하게 고정하는 이동식 캐리지

첫 번째 디자인 목표:

정확성과 반복성

설계 엔지니어가 액추에이터가 구현해야 하는 동작 특성을 제대로 정의하지 않으면, 시스템 사양을 과도하게 설정하거나 비용을 과도하게 지출할 가능성이 높습니다. 특히 정확도와 반복성의 차이를 제대로 이해하지 못하는 경우 더욱 그렇습니다. 대부분의 액추에이터 응용 분야에서는 절대적인 정확도보다 반복성이 훨씬 더 중요합니다.

반복성은 단방향 또는 양방향으로 측정할 수 있으며, 동일한 방향 또는 어느 방향에서 접근하더라도 시스템이 명령 위치를 정확하게 파악하는 능력을 나타냅니다. 정확도에 영향을 미치는 주요 사양은 이동 거리와 위치 정밀도입니다. 정확도는 일반적으로 마이크론 또는 인치의 천분의 일 단위로 표기합니다.

예를 들어, 선형 액추에이터 위에 그리퍼가 장착된 로봇을 상상해 보세요. 액추에이터는 로봇을 다양한 위치로 이동시켜 그리퍼가 상자를 집어 팔레트에 놓을 수 있도록 합니다. 로봇을 원하는 위치로 이동시키려면 이러한 동작이 반복 가능하고 상당히 정확해야 하지만, 아주 정밀한 위치 제어가 필수적인 것은 아닙니다. 일반적으로 액추에이터를 사용하는 대부분의 최종 포장 공정에서는 ± 50µm의 위치 반복 정밀도면 충분합니다. 더 정밀한 위치 제어가 필요한 경우에는 선형 엔코더를 추가하는 것을 고려해 볼 수 있습니다.

두 번째 설계 목표:

용량

액추에이터가 견뎌야 할 하중, 모멘트 및 힘을 생각해 보십시오. 이러한 요소에는 다음이 포함됩니다.

• 정적 하중

• 동적 부하

• 굽힘 모멘트

• 추력

구성 방식에 관계없이 액추에이터의 내부 구조는 하중 용량에 직접적인 영향을 미칩니다. 일부 제조업체는 고속에서 무거운 하중을 처리할 수 있도록 액추에이터를 설계 및 제작하는 반면, 다른 제조업체는 고속에서 가벼운 하중을 지탱하도록 제작합니다. 적합한 설계를 선택하려면 적용 분야의 세부 사항을 파악하는 것이 중요합니다. 팁: 액추에이터를 비교할 때는 위에서 언급한 사양 단위(SI, 미국 또는 영국식 단위)를 주의 깊게 확인하여 동일한 조건으로 비교하십시오.

산업용 액추에이터는 높은 강성을 갖추고 있으며 6자유도 중 5자유도에서 최대 하중을 처리할 수 있고, 나머지 1축에서는 마찰이 적은 움직임을 가능하게 합니다.

세 번째 설계 목표:

이동 거리

액추에이터의 스트로크는 밀리미터 또는 인치 단위로 측정되며, 액추에이터를 움직여야 하는 거리를 나타냅니다. 하지만 전체 이동 거리에는 안전 스트로크(하드 스톱 간 거리)가 포함되어야 합니다. 스트로크와 전체 길이의 차이를 명확히 구분해야 합니다. 팁: 이 단계에서 시스템이 설치되어야 하는 전체 공간(부피)도 함께 정의하십시오.

네 번째 설계 목표:

용법

사용률(듀티 사이클)은 일반적으로 분당 사이클 수로 표시됩니다. 유효 수명은 액추에이터가 견뎌야 하는 시간, 연, 사이클 수 또는 직선 거리를 나타냅니다. 즉, 이 사양은 액추에이터가 얼마나 자주 작동해야 하는지, 그리고 얼마나 오래 사용할 수 있는지를 설명합니다. 수명 요구 사항 외에도 애플리케이션 세부 사항(동작 프로파일, 사이클 시간 및 정지 시간 포함)을 고려해야 합니다. 또한 공급업체에 유지 보수 일정에 대해 문의하십시오. 일부 액추에이터는 20,000km 후에만 재윤활이 필요하지만, 다른 액추에이터는 더 자주 관리해야 합니다.

다섯 번째 설계 목표:

주변 환경

액추에이터를 둘러싼 작업 환경 전체를 주변 환경이라고 합니다.

• 작동 온도 범위

• 상대 습도 범위

• 오염물질 입자의 종류 및 양

• 부식성 유체 또는 화학 물질의 존재

• 주기적인 청소 또는 세척 필요성

이러한 요소들을 염두에 두시고, 까다롭거나 극한 환경에서는 액추에이터의 움직이는 부품을 습기, 먼지 및 기타 오염 물질로부터 보호하기 위해 특수 밀봉재와 벨로우즈가 필요할 수 있다는 점에 유의하십시오. 이러한 사항이 우려되는 경우, 공급업체에 해당 부품의 제공 가능 여부를 문의하십시오.

여섯 번째 설계 목표:

타이밍

설계 엔지니어, 시스템 통합업체, OEM 및 최종 사용자는 특히 초기 단계에서 액추에이터를 선정할 때 프로젝트 일정을 간과하는 경우가 많습니다. 다른 성능 사양도 중요하게 고려해야 하지만, 시간과 예산 제약도 반드시 염두에 두어야 합니다. 전체 프로젝트 마감일, 견적 요청, 시제품 제작 및 생산 일정을 잊지 마십시오. 이러한 사항들을 무시하면 나중에 시간과 노력을 낭비하게 될 수 있습니다. 완벽한 액추에이터를 찾았는데 프로젝트의 시간 및 예산 제약에 맞지 않는다는 사실을 깨닫는 것만큼 안타까운 일은 없습니다.

일곱 번째 설계 목표:

정위

적합한 액추에이터를 선택하는 것은 사용 가능한 기하학적 공간에 어떻게 장착될 것인지에 따라 달라집니다. 이는 하중과 힘의 방향을 결정합니다. 캐리지가 수평 방향으로 위쪽을 향할지, 아래쪽을 향할지 고려해야 합니다. 시스템의 설치 공간과 적용 분야의 기하학적 구조에 따라 수직 방향이나 경사 방향으로도 설치할 수 있습니다. 각 방향은 힘 계산에 영향을 미치며, 궁극적으로 주어진 하중을 견딜 수 있는 액추에이터의 능력을 나타냅니다. 다축 시스템의 경우 액추에이터를 견고하게 연결하고 정렬 불량 및 진동을 줄이기 위해 특수 브래킷과 크로스 플레이트가 필요하다는 점에 유의해야 합니다.

8번째 설계 목표:

요금

용도에 가장 적합한 액추에이터를 선택하려면 목표 동작 프로파일을 파악해야 합니다. 여기에는 이동 속도뿐만 아니라 필요한 가속 및 감속률도 포함됩니다. 일부 산업용 액추에이터는 최대 5m/sec의 이동 속도에서 높은 하중을 지탱할 수 있지만, 다른 액추에이터는 속도와 하중 용량에 제한이 있습니다. 따라서 작업에 맞는 액추에이터를 선택하는 것이 중요합니다.