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

특정 장치나 기계에 적합한 선형 액추에이터를 선택하려는 설계자는 해당 장치의 공급업체와 제조업체에 질문할 목록을 미리 준비해야 합니다. 이 목록에는 일반적으로 FAQ(자주 묻는 질문)가 포함되어 있으며, 액추에이터를 판매하는 대부분의 회사는 이러한 질문에 대한 답변을 준비해 둡니다. 하지만 이러한 공급업체들은 많은 경우 잠재 구매자가 더 심층적이고 구체적인 질문, 즉 소위 '자주 묻는 질문(iFAQ)'을 묻기를 기대합니다.

엔지니어가 선형 액추에이터를 지정할 때 물어야 할 두 가지 질문은 다음과 같습니다.

Q. 긴 길이에도 속도와 정확성이 필요합니다. 어떤 종류의 액추에이터를 사용해야 할까요?

A. 좋은 질문입니다. 많은 설계 엔지니어가 기존 모터와 액추에이터의 장거리 이동 정확도를 과대평가합니다. 액추에이터가 단거리에서 잘 작동하면 장거리에서도 똑같이 잘 작동할 것이라고 착각하는 것입니다. 많은 유형의 선형 시스템이 엔지니어가 일반적으로 원하는 세 가지 요구 사항 중 두 가지(긴 이동 거리, 빠른 속도, 높은 위치 정확도)를 충족하지만, 선형 모터 액추에이터는 이 세 가지를 모두 타협 없이 제공하는 유일한 시스템입니다. 선형 모터 액추에이터는 반도체 제조, 가전제품 검사, 의료 및 생명 과학 분야, 공작 기계, 인쇄 및 포장 분야에 자주 사용됩니다.

약간의 배경 설명을 위해 선형 모터를 정의해 보겠습니다. 기본적으로 선형 모터는 회전 모터를 풀어서 평평하게 배치한 것입니다. 선형 모터는 모터가 선형 부하에 직접 연결되도록 합니다. 이와 대조적으로, 다른 설계에서는 회전 모터를 사용하고 기계 장치를 통해 연결하는데, 이는 백래시, 효율 손실 및 기타 부정확성을 유발할 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 철심형 모터로, 철 재질의 톱니에 코일을 감아 적층판으로 감은 형태입니다. 이 모터는 크기 대비 출력이 가장 높고 열 전달이 좋으며 일반적으로 가장 저렴합니다. 그러나 모터에 철이 함유되어 있어 코깅(모터 자석 간의 상호 작용으로 인한 토크)이 증가하기 때문에 두 번째 유형인 무철심형 선형 모터보다 정밀도가 다소 떨어지는 경우가 많습니다.

이름에서 알 수 있듯이, 무철심 선형 모터는 내부에 철이 없습니다. 포서는 본질적으로 단단히 감긴 구리 코일이 삽입된 에폭시 판입니다. 포서는 서로 마주 보는 두 줄의 자석 사이를 미끄러지듯 이동합니다. (이는 U-채널 자기 방식이라고도 합니다.) 자석 한쪽에 있는 스페이서 막대가 두 자석을 연결합니다. 무철심 모터의 주요 장점은 인력이 낮고 코깅이 없다는 것입니다. 이는 무철심 모터보다 정밀함을 의미합니다. 그러나 두 줄의 자석은 무철심 모터보다 가격이 비쌉니다. 열 전달 관리 또한 어려울 수 있으므로 특정 응용 분야에서 과열 위험이 있는지 조기에 파악하는 것이 중요합니다. 최신 무철심 모터는 열 방출을 위해 더 많은 표면 접촉을 제공하는 중첩 코일을 특징으로 합니다. 이러한 설계는 또한 모터의 힘 밀도를 높입니다.

세 번째이자 마지막 유형은 슬롯리스 선형 모터로, 기본적으로 앞의 두 유형의 혼합형입니다. 슬롯리스 모터는 철심과 같은 단일 열의 자석을 사용하여 가격을 낮춥니다. 적층된 백철심은 열 전달이 우수하고 철심 모터보다 인력과 코깅이 낮습니다. 슬롯리스 모터는 저렴한 가격 외에도 철심리스 모터보다 높이가 낮다는 장점을 제공합니다. 기계의 부품을 최대한 작게 유지하는 것을 우선시하는 설계자에게는 1mm라도 절약되는 공간이 매우 중요합니다.

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

A. 설계 엔지니어는 액추에이터를 단독으로 선택하고 사용처를 고려하지 않는 경우가 너무 많습니다. 선형 액추에이터는 설계 및 제조된 환경에서만 제대로 작동하는 중요한 구동 부품을 가지고 있습니다. 부적절한 선형 액추에이터를 사용하면 작동 불량부터 액추에이터 자체의 복구 불가능한 손상까지 다양한 문제가 발생할 수 있습니다. 입자와 스크랩을 발생시키는 절삭 공구와 같이 "오염된" 용도의 경우, 액추에이터를 오염 물질로부터 보호하기 위해 밀봉 및 차폐가 필요합니다.

반대로, 적절한 보호 장치가 없는 액추에이터는 청정 환경에 오염 물질을 유입시켜 어플리케이션에 악영향을 미칠 수 있습니다. 정상적인 마모는 선형 스테이지에서 시간이 지남에 따라 미립자를 발생시킵니다. 클린룸이나 진공 환경에서는 미립자를 방출하지 않는 장비만 사용해야 하는 경우가 많으므로, 이러한 환경에서 사용되는 액추에이터에는 미립자가 환경으로 유입되는 것을 방지하기 위한 씰과 차폐 장치가 필수적입니다. 반도체 공정과 같이 선형 운동을 제공하는 일부 기계 장치는 한 번에 미크론 단위로만 움직이기 때문에, 아주 적은 양의 오염이라도 어플리케이션에 악영향을 미치고 망가뜨릴 수 있습니다.

씰과 실드는 중요 부품을 혹독한 환경에 노출되지 않도록 보호하여 선형 액추에이터가 설계된 대로 작동할 수 있도록 합니다. 깨끗한 환경에서는 씰과 실드가 액추에이터 자체가 아닌 액추에이터에서 생성될 수 있는 오염 물질로부터 애플리케이션 환경을 보호합니다. 씰과 실드 외에도, 맞춤형 선형 액추에이터는 장치 내부의 오염 물질을 제거하는 양압 포트를 통해 성능과 수명을 최대로 유지할 수 있습니다.

선형 액추에이터를 선택할 때는 다양한 환경 요인을 고려해야 합니다. 여기에는 주변 온도, 습기 존재 여부, 화학 물질 및 가스(실내 공기 제외) 노출, 방사선, 기압(진공에서 수행되는 애플리케이션의 경우), 청결도, 그리고 주변 장비 등이 포함됩니다. 예를 들어, 근처에 선형 스테이지의 성능에 영향을 줄 수 있는 진동을 전달할 수 있는 장비가 있습니까?

선형 스테이지의 IP(침투 방지) 등급은 일반적으로 제품 사양에 명시되어 있으며, 특정 환경에서 적절한 보호 기능을 제공하는지 여부를 나타냅니다. IP 등급은 이물질(먼지, 이물질) 및 다양한 수준의 습기로부터 인클로저의 밀봉이 얼마나 효과적인지를 나타내는 등급입니다.

보호 등급은 "IP-" 뒤에 두 자리 숫자가 붙는 형태로 표시됩니다. 첫 번째 숫자는 움직이는 부품과 이물질에 대한 보호 수준을 나타냅니다. 두 번째 숫자는 다양한 수준의 습기(물방울, 분무, 완전 침수 등)에 대한 보호 수준을 나타냅니다.

선택 과정 초기에 액추에이터의 IP 등급을 확인하는 시간을 가지면 환경에 부적합한 제품을 빠르고 쉽게 제거할 수 있습니다. 예를 들어, IP30 등급의 액추에이터는 습기로부터 보호 기능은 없지만 손가락 크기 정도의 물체는 차단할 수 있습니다. 습기 차단이 필수적이라면 먼지와 물 튀김으로부터 보호하는 IP54와 같이 더 높은 등급의 액추에이터를 선택하십시오. 하지만 침입 방지 기능이나 습기 차단 기능이 없는 액추에이터는 오염 물질이 문제가 되지 않는 환경에서 경제적인 대안이 될 수 있습니다.