성공적인 선형 모션 시스템 구축은 적절한 액추에이터를 선택하는 것부터 시작됩니다. 다양한 크기, 기술, 품질 사이에는 수백 가지의 옵션이 있습니다. 비결은 최상의 결과를 제공할 액추에이터를 찾아내는 것입니다. 다행히도 그것은 들리는 것만큼 어렵지 않습니다. 응용 분야의 요구 사항에 따라 가능한 액추에이터 솔루션 세트가 줄어들고 프로젝트의 제약 조건에 따라 가장 적합한 솔루션이 결정됩니다.

프로세스는 여기에 나열된 일련의 핵심 요소를 고려하는 것부터 시작됩니다.

속도

속도는 액츄에이터를 선택할 때 고려해야 할 중요한 요소입니다. 스크류형 액츄에이터는 효과적이고 경제적인 구성품이지만 매우 빠른 속도에서는 스크류가 회전하면서 휘어지는 스크류 휩이라는 현상이 발생합니다. 스크류 휩은 진동과 조기 마모를 유발합니다.

임계 속도라고 불리는 스크류 휩의 임계값은 스크류의 치수와 재질에 따라 달라집니다. 임계 속도는 잘 알려진 방정식을 사용하여 분석적으로 계산할 수 있습니다. 나사형 액추에이터를 사용하기에는 속도가 너무 높은 경우 선형 모터 또는 벨트 구동 액추에이터를 고려하십시오.

짐

액추에이터는 부하에 적합한 크기를 갖는 것이 중요합니다. 하중 용량 크기를 결정할 때 고려해야 할 몇 가지 요소가 있습니다: 가이드 베어링의 반경방향 하중 용량, 지지 캐리지의 모멘트 용량, 지지 베어링과 볼스크류의 축방향 하중 용량. 애플리케이션에서 발생하는 부하를 처리하도록 설계된 액추에이터를 선택하는 것이 중요합니다.

일반적인 오해는 부하 용량만 중요하고 부하 용량을 사용하면 주어진 부하에서 액추에이터의 서비스 수명을 계산할 수 있다는 것입니다. 그러나 다양한 하중 방향에서 액추에이터의 강성과 같은 다른 요소도 고려해야 합니다. 설계 팀은 액추에이터가 응용 분야에서 성공적으로 작동하는지 여부를 결정하기 위해 하중 편향 계산을 실행할 수 있습니다.

고려해야 할 또 다른 요소는 하중의 위치입니다. 액추에이터 축을 따라 움직이는 캐리지 위에 놓인 질량은 뒤집는 모멘트를 적용하는 돌출 하중과 매우 다른 힘을 도입합니다. 액추에이터의 크기가 적절하고 지지되는지 확인하십시오.

수직 적용에는 화물의 위치를 ​​보존하기 위해 특별한 주의가 필요합니다. 특정 설계 매개변수의 경우 리드 스크류는 자동 잠금 기능이 있습니다. 이는 모터 고장이 발생하더라도 역구동이 불가능함을 의미합니다. 나사의 자동 잠금을 보장하려면 나사의 효율이 50% 미만이어야 합니다. 여기서 효율은 리드각과 너트와 나사 사이의 마찰 계수의 함수입니다. 또는 랙 앤 피니언 액추에이터도 작동할 수 있습니다.

최근 몇 년 동안 벨트가 눈에 띄게 개선되었습니다. 견고하고 고도로 설계되어 더 이상 예전처럼 정기적으로 장력을 가할 필요가 없습니다. 속도와 스트로크 요구 사항이 볼스크류나 리드스크류가 제공할 수 있는 범위를 벗어나는 경우 벨트 드라이브를 선택하는 것이 좋습니다. 벨트 드라이브를 수직 용도로 사용하는 경우 특별한 주의가 필요합니다. 안전을 위해 부하를 감속, 정지 및 지지하는 데 적절하게 균형추나 브레이크를 사용하는 것이 좋습니다.

스트로크 길이

고려해야 할 다음 요소는 스트로크 길이입니다. 나사 기반 액추에이터는 효과적이며 경우에 따라 최대 5피트 이상의 스트로크에 사용할 수 있습니다. 이동 거리가 매우 긴 나사 구동 액추에이터는 임계 속도를 초과하지 않도록 주의해야 합니다. 긴 스트로크 길이의 경우 벨트 드라이브가 더 나은 옵션입니다. 오늘날의 벨트는 유지 관리가 거의 필요하지 않은 고도로 설계된 소재입니다. 최대 50피트의 거리에서도 사용할 수 있습니다.

긴 스트로크를 위한 또 다른 옵션은 선형 모터입니다. 본질적으로 펼쳐진 서보모터인 선형 모터는 고정된 자석 트랙을 따라 이동하는 힘으로 구성됩니다. 이론적으로 트랙은 원하는 만큼 길 수 있습니다. 실용적인 관점에서 볼 때 선형 모터는 세심하게 정렬된 수평 자석 트랙을 제공해야 한다는 요구 사항과 자석 비용으로 인해 제한됩니다. 매우 긴 이동 동안 모터 케이블을 관리하는 것도 어려울 수 있습니다.

반복성

모든 애플리케이션에는 반복성 요구 사항이 있습니다. 올바른 액추에이터 선택은 이러한 요구 사항을 충족할 뿐만 아니라 프로젝트가 예산 및 조립 시간 목표를 달성하는 데 도움이 되는 시스템을 제공합니다. 나사형 액추에이터는 ±0.0001~±0.003인치 정도의 반복성을 제공합니다. 이는 벨트 드라이브의 경우 ±0.002~±0.010인치와 비교됩니다.

최적의 선택은 애플리케이션의 요구 사항에 따라 달라집니다. 벨트 드라이브는 나사형 액추에이터만큼 성능이 좋지는 않지만 허용 오차가 더 큰 응용 분야의 경우 벨트 드라이브는 상당한 비용 절감 효과를 제공할 수 있습니다. 보다 까다로운 응용 분야의 경우 선형 모터 액추에이터는 마이크론 이하의 반복성을 제공합니다.

듀티 사이클

듀티 사이클은 장비 수명에 큰 영향을 미칩니다. 애플리케이션 요구 사항을 충족할 수 있는 선형 액추에이터를 선택하는 것이 중요합니다. 예를 들어, 리드 나사는 슬라이딩 접촉을 기반으로 합니다. 일반적으로 스테인리스강에서 플라스틱까지입니다(응용 분야에 따라 다양한 선택이 가능합니다). 이로 인해 장치 수명 동안 심각한 마모가 발생합니다. 결과적으로, 높은 부하와 높은 듀티 사이클이 결합된 응용 분야에서는 리드 나사를 피해야 합니다.

대신 재순환 볼스크류 액츄에이터를 선택하십시오. 이러한 장치는 미끄럼 마찰이 아닌 구름 마찰을 가지므로 더 오래 지속되고 수명을 더 예측하기 쉽습니다.. 그러나 특히 높은 하중에서는 볼이 손상될 수 있습니다. 고장을 견딜 수 없는 응용 분야의 경우 유성 롤러 나사를 사용해 보십시오. 이러한 장치는 무게를 분산시켜 마모를 최소화하므로 무엇보다도 군용 및 항공우주 분야에 적합합니다. 예산이 부족한 경우에는 벨트 드라이브도 작동할 수 있습니다.

환경

애플리케이션의 작동 환경도 액추에이터 선택에 영향을 미칩니다. 클린룸 환경에서는 리드 스크류 액추에이터를 피하십시오. 금속-플라스틱 접촉은 클린룸 등급을 손상시키는 미립자를 생성합니다.

반대로 매우 더러운 환경에서는 액추에이터가 손상될 수 있습니다. 로드형 액추에이터에서는 나사가 하우징에 밀봉되어 있습니다. 결과적으로 로드형 액추에이터는 오염 및 액체가 있는 환경에서도 상당히 안전합니다. 로드리스 액추에이터에서는 나사에 연결되어야 하는 캐리지에 하중이 가해지며 이로 인해 액추에이터가 오염될 수 있습니다..

결과적으로 로드리스 액추에이터에는 기본 기술이 나사형 액추에이터이든 선형 모터이든 특별한 조항이 필요합니다. IP 등급이 있는 구성 요소를 찾으십시오. 유입을 줄이려면 슬릿을 아래쪽으로 향하게 장착하는 것을 고려하십시오. 윤활제는 입자를 잡아서 시간이 지남에 따라 표면을 손상시킬 수 있다는 점에 유의하십시오.

환경에 대해 고려해야 할 또 다른 요소는 사용 가능한 공간의 양입니다. 세계 최고의 액추에이터라도 현재의 크기에 맞지 않으면 무용지물입니다. 충분한 공간이 있는지 확인하기 위해 설계 단계 초기에 액추에이터를 지정합니다. 공급업체와 긴밀히 협력하여 소형 폼 팩터에 필요한 특성을 제공할 수 있는 모든 요소를 ​​활용하십시오.

예산

가격 목표를 염두에 두는 것이 항상 중요합니다. 선형 모터가 가장 비싸고 나사형 액추에이터(유성 나사, 볼 나사, 리드 나사)가 그 뒤를 따릅니다. 벨트 드라이브가 가장 경제적입니다.

엔지니어링에는 항상 균형이 필요합니다. 위 목록은 액추에이터 선택 시 첫 번째 컷입니다. 특정 애플리케이션의 경우 특별한 제약으로 인해 예산이 성능보다 우선순위가 높거나 듀티 사이클이 속도보다 더 중요할 수 있습니다. 가능한 한 설계 단계 초기에 액추에이터를 지정하는 프로세스를 시작하십시오. 표준 구성요소로 작업해 보십시오. 이들 중 어느 것도 귀하의 요구 사항을 충족시키지 못하는 경우 작업을 완료할 맞춤형 제품 개발에 대해 공급업체와 논의하세요.