선형 액추에이터를 선택하기 전에 엔지니어와 설계자가 물어봐야 할 몇 가지 질문은 다음과 같습니다.

특정 장치나 기계에 대한 선형 액추에이터를 선택할 준비를 하는 설계자는 해당 장치의 공급업체와 제조업체에 질문할 수 있는 질문 목록을 준비해야 합니다. 이 목록에는 일반적으로 FAQ(자주 묻는 질문)가 포함되어 있으며, 액추에이터를 판매하는 대부분의 회사는 이에 대한 준비가 되어 있습니다. 그러나 이러한 공급업체는 많은 경우 잠재 구매자가 좀 더 조사하고 공개하는 질문, 즉 소위 자주 묻는 질문(iFAQ)을 묻기를 기대합니다.

선형 액추에이터 지정을 고려할 때 엔지니어가 물어봐야 할 몇 가지 질문은 다음과 같습니다.

Q. 긴 거리에 걸쳐 속도와 정확성이 필요합니다. 어떤 유형의 액추에이터를 사용해야 합니까?

A. 현명한 질문이네요. 많은 설계 엔지니어는 기존 모터와 액추에이터가 장거리 이동 동안 얼마나 정확한지 과대평가합니다. 그들은 액추에이터가 단기 작동에 잘 작동하면 장거리 작동에서도 똑같이 잘 작동할 것이라고 잘못 믿고 있습니다. 많은 유형의 선형 시스템이 엔지니어가 일반적으로 원하는 세 가지 요구 사항 중 두 가지(긴 이동 길이, 고속 및 높은 위치 정확도)를 충족하지만, 선형 모터 액추에이터는 타협 없이 세 가지 모두를 제공하는 유일한 제품입니다. 이 제품은 반도체 제조, 가전 제품 검사, 의료 및 생명 과학 응용 분야, 공작 기계, 인쇄 및 포장 응용 분야에 자주 사용됩니다.

약간의 배경 지식을 제공하기 위해 선형 모터를 정의해 보겠습니다. 기본적으로 선형 모터는 풀어서 평평하게 배치한 회전 모터입니다. 이를 통해 모터가 선형 부하에 직접 연결될 수 있습니다. 이와 대조적으로 다른 설계에서는 회전식 모터를 사용하고 이를 기계적으로 결합하므로 백래시, 효율성 손실 및 기타 부정확성이 발생할 수 있습니다. 또한 선형 모터는 동일한 이동 길이의 볼 스크류에 비해 최대 속도가 더 높은 경향이 있습니다.

오늘날 세 가지 주요 유형의 선형 모터가 사용됩니다. 첫 번째는 철 재료로 만든 치아에 코일을 감고 라미네이트로 감싼 철심입니다. 이러한 모터는 크기당 가장 높은 힘과 우수한 열 전달을 가지며 일반적으로 가격이 가장 저렴합니다. 그러나 모터의 철은 코깅(모터 자석 사이의 상호 작용으로 인한 토크)을 증가시키므로 두 번째 유형인 철 없는 선형 모터에 비해 정밀도가 다소 떨어지는 경우가 많습니다.

이름에서 알 수 있듯이 철이 없는 선형 모터에는 내부에 철이 없습니다. Forcer는 기본적으로 단단하게 감긴 구리 코일이 삽입된 에폭시 판입니다. 서로 마주보는 두 줄의 자석 사이에서 미끄러집니다. (이것은 U-채널 자기 방식이라고도 합니다.) 자석 한쪽 아래의 스페이서 바가 자석을 서로 연결합니다. 비철 모터의 주요 장점은 인력이 낮고 코깅이 없다는 것입니다. 이로 인해 Ironcore 모터보다 더 정밀해졌습니다. 그러나 두 줄의 자석은 Ironless 장치를 Ironcore 버전보다 더 비싸게 만듭니다. 열 전달을 관리하는 것도 어려울 수 있으므로 특정 응용 프로그램이 과열 위험이 있는지 조기에 이해하는 것이 중요합니다. 최신 비철 모터에는 열 방출을 위해 더 많은 표면 접촉을 제공하는 중첩 코일이 있습니다. 또한 이 설계를 통해 모터는 더 높은 힘 밀도를 가질 수 있습니다.

세 번째이자 마지막 유형은 기본적으로 처음 두 유형의 하이브리드인 슬롯리스 선형 모터입니다. 슬롯리스 모터에는 철심과 같은 자석이 한 줄로 배열되어 있어 가격을 낮추는 데 도움이 됩니다. 적층 백아이언은 우수한 열 전달을 보장할 뿐만 아니라 아이언코어 모터보다 인력과 코깅을 낮춥니다. 슬롯리스 모터는 가격이 저렴할 뿐만 아니라 아이언리스 모터보다 높이 프로파일이 낮다는 장점도 있습니다. 기계의 구성 요소를 가능한 한 작게 유지하는 것을 우선시하는 설계자에게는 1mm의 공간 절약이 매우 중요할 수 있습니다.

Q. 특정 액추에이터가 특정 환경에서 사용하기에 적합한지 어떻게 알 수 있나요?

A. 설계 엔지니어는 액추에이터를 단독으로 선택하고 어디에 사용할지 고려하지 않는 경우가 많습니다. 선형 액추에이터에는 설계 및 제조된 환경에서만 제대로 작동하는 중요한 움직이는 부품이 있습니다. 부적절한 선형 액추에이터를 사용하면 부적절한 작동부터 액추에이터 자체의 복구 불가능한 손상까지 다양한 문제가 발생할 수 있습니다. 입자와 스크랩을 버리는 절단 도구와 같은 "더러운" 응용 분야의 경우 액추에이터를 오염 물질로부터 보호하기 위해 밀봉 및 차폐가 필요합니다.

반대 관점에서 볼 때, 적절한 보호 장치가 없는 액추에이터는 깨끗한 환경에 오염을 유입시켜 애플리케이션을 손상시킬 수 있습니다. 정상적인 마모로 인해 시간이 지남에 따라 선형 스테이지에서 미립자가 생성됩니다. 클린룸 또는 진공 환경은 미립자를 방출하지 않는 장비를 사용하도록 제한되는 경우가 많으므로 이러한 환경에서 사용되는 액추에이터에는 미립자가 환경으로 유입되는 것을 방지하기 위해 씰과 실드가 장착되어 있는 것이 중요합니다. 반도체 공정과 같이 선형 동작을 제공하는 일부 기계 장치는 한 번에 미크론만 이동하므로 최소한의 오염이라도 애플리케이션을 손상시키고 망칠 수 있습니다.

씰과 실드는 중요한 구성 요소가 열악한 환경에 노출되지 않도록 보호하여 선형 액추에이터가 설계된 대로 작동할 수 있도록 해줍니다. 깨끗한 환경을 위해 씰과 실드는 액추에이터 자체가 아닌 액추에이터에 의해 생성될 수 있는 오염 물질로부터 애플리케이션 환경을 보호합니다. 씰 및 쉴드 외에도 장치 내부의 오염 물질을 제거하는 양압 포트로 맞춤형 선형 액추에이터를 설계하여 성능과 수명 주기를 최대로 유지할 수 있습니다.

선형 액추에이터를 선택할 때는 다양한 환경적 요인을 고려해야 합니다. 여기에는 주변 온도, 습기의 존재, 화학 ​​물질 및 가스에 대한 노출(실내 공기 제외), 방사선, 기압 수준(진공에서 수행되는 응용 분야의 경우), 청결도 및 인근 장비가 포함됩니다. 예를 들어, 선형 스테이지 성능에 영향을 미칠 수 있는 진동을 전달할 수 있는 장비가 근처에 있습니까?

일반적으로 사양에 제공되는 선형 스테이지의 IP(Ingress Protection) 등급은 특정 환경에서 적절한 보호 기능을 갖추고 있는지 여부를 나타냅니다. IP 등급은 이물질(먼지 및 흙)의 침입과 다양한 수준의 습기에 대한 인클로저 밀봉의 효율성 수준으로 정의됩니다.

인클로저 등급은 "IP-" 뒤에 두 자리 숫자가 오는 형식입니다. 첫 번째 숫자는 움직이는 부품과 이물질로부터의 보호 정도를 나타냅니다. 두 번째 숫자는 다양한 수준의 수분(물방울에서 스프레이, 전체 침수까지)에 대한 노출에 대한 보호 수준을 나타냅니다.

선택 프로세스 초기에 액추에이터의 IP 등급을 확인하는 데 시간을 투자하면 환경에 적합하지 않은 장치를 빠르고 쉽게 제거할 수 있습니다. 예를 들어, IP30 등급의 액추에이터는 습기에 대한 보호 기능을 제공하지 않지만 손가락 크기의 물체는 차단합니다. 습기 보호가 필수적인 경우 먼지와 물 튀김을 방지하는 IP54와 같은 더 높은 등급의 액추에이터를 찾으십시오. 그러나 침입이나 습기 보호 기능이 없는 액추에이터는 오염 물질이 문제가 되지 않는 환경에 대한 경제적인 대안을 제공할 수 있습니다.