선형 모션 시스템은 다양한 극한 산업 환경에 노출됩니다. 모션 시스템 구성 요소의 신중한 사양 지정 및 선택과 심도 있는 엔지니어링 검토를 통해 가혹한 산업 환경에서 발생할 수 있는 위험을 줄일 수 있습니다.

기계식 선형 운동 시스템을 설계할 때 가장 중요한 단계는 시스템이 작동할 환경 조건을 이해하는 것입니다. 주요 설계 고려 사항에는 온도, 먼지 및 오염 물질 수준, 화학 물질 노출, 세척 과정, 진동 및 충격 하중, 방사선, 그리고 운동 시스템이 접할 수 있는 기타 관련 환경 요인이 포함됩니다. 재료를 선택하기 전에 이러한 주요 요인을 문서화해야 합니다. 실제 데이터를 수집하고 이전 제품의 오류 코드를 연구하여 의견이 아닌 사실에 근거하여 설계해야 합니다.

공급망의 전문 지식을 활용하여 수집한 데이터를 기반으로 적절한 재료, 코팅 및 윤활유를 선택함으로써 적합한 선형 모션 부품을 선정하십시오. 다음으로, 선택한 재료가 기대하는 수명과 성능을 제공하는지 확인하기 위해 내구성 및 환경 테스트를 포함하는 견고한 테스트 검증 계획을 수립하십시오. 또한, 실제 사용 환경에서 발생하는 스트레스 수준을 훨씬 뛰어넘는 점진적으로 가혹한 환경 스트레스를 제공하는 고가속 수명 테스트(HALT)를 활용하는 것도 고려해 보십시오. HALT는 일반적으로 개발 단계에서 설계 문제 및 불량 부품을 걸러내는 데 사용됩니다.

환경적 고려 사항을 바탕으로 부품 선택
차세대 웹 기반 크기 조정 및 선택 도구는 선형 모션 시스템 설계의 환경적 측면을 고려하여 적절한 구성 요소 재료를 선택하는 작업을 간소화합니다. 선형 베어링 하중/수명, 볼 스크류 하중/수명, 볼 스크류 임계 속도와 같은 주요 응용 분야 매개변수를 입력하면 도구가 이를 계산에 활용합니다. 또한 적절한 재료, 커버 전략 및 윤활 방식을 선택하는 데 중요한 환경 조건을 입력할 수 있습니다. 예를 들어 다음과 같은 항목을 선택할 수 있습니다.

• 물/화학 분무/안개
• 충격/압력 적용/진동
• 중간에서 높은 수준의 먼지 입자
• 고압/고온 세척
• 물/화학물질 튀김
• 클린룸

해당 애플리케이션은 환경 조건에 맞춰 크롬 도금, 스테인리스강 부품 또는 폴리머 플레인 베어링과 같은 선형 슬라이드 기능을 권장합니다.

구성 요소 특징
볼 가이드 또는 베어링 레일, 샤프트 또는 알루미늄 표면은 베어링을 지지하며 일반적으로 표준 강철, 스테인리스강, 아몰로이 도금 또는 크롬 도금으로 제공됩니다. 선형 베어링은 시스템의 하중 및 모멘트 하중을 지지합니다. 예를 들어 원형 레일 선형 볼 부싱 베어링, 프로파일 레일, 휠 가이드 또는 폴리머 가이드가 있습니다. 대부분은 표준, 내식성("CR") 선형 베어링 또는 폴리머 플레인 베어링으로 ​​제공됩니다. 선형 장치를 조립하는 나사, 볼트 및 너트용 하드웨어 옵션은 일반적으로 표준 또는 스테인리스강으로 제공됩니다. 선형 장치의 밀봉 또는 보호 커버는 커버가 없는 것부터 벨로우즈, 슈라우드 또는 밀폐형(이상적인 밀봉)까지 다양한 옵션을 제공합니다. 마지막으로 선형 장치 내부 윤활을 위해 표준 그리스 또는 클린룸 그리스 옵션을 사용할 수 있습니다.

1 • 환경별 솔루션: 청정—이 환경은 기계 공장과 유사한 환경입니다. 공기 중에 미립자가 존재하고 어느 정도의 습도가 있을 수 있지만, 일반적으로 작업자는 마스크, 호흡기, 국소 분진 후드 또는 화학 후드와 같은 보호 장비 없이 작업합니다.

해결책:
• 볼 가이드: 표준
• 선형 베어링: 표준
• 하드웨어: 표준
• 커버: 없음
• 윤활: 표준 그리스

이러한 해결 방법을 제시한 이유:이러한 환경에서는 미립자나 부식에 대한 우려가 거의 없으므로 표준 알루미늄 및 강철 부품을 사용할 수 있습니다.

2 • 중간에서 높은 수준의 먼지 입자 수— 이러한 환경은 공기 중 입자 농도가 높아 작업자가 호흡기 보호 장비를 착용해야 하는 것이 특징입니다. 제지 공장이나 대형 산업용 연마 기계를 보유한 공장 등이 먼지 입자 농도가 높은 환경의 예입니다.

해결책:
• 볼 가이드: 표준
• 선형 베어링: 표준
• 하드웨어: 표준
• 덮개: 밀폐형(이상적), 덮개 또는 풀무형도 가능
• 윤활: 표준

이러한 해결 방법을 제시한 이유:부식성에 대한 우려가 없으므로 표준 강철 부품을 사용할 수 있습니다. 오히려 중요한 것은 베어링, 볼 가이드 트랙 및 구동 메커니즘(나사 또는 벨트일 수 있음)에 미세 입자가 침투하는 것을 방지하는 것입니다. 큰 입자의 경우 벨로우즈 커버 또는 알루미늄 덮개를 사용할 수 있습니다. 미세 입자의 경우 선형 운동 시스템은 위에서 언급한 내부 부품을 보호하는 견고한 밀봉 시스템을 갖추어야 합니다. 이러한 밀봉에는 두 가지 옵션이 있습니다. 첫 번째는 구조 지지 시스템의 채널 한쪽 끝에서 다른 쪽 끝까지 뻗어 있는 스테인리스 스틸 자석 밴드로 구성된 마그네틱 스트립 씰입니다. 이 밴드는 엔드 캡에 고정되고 스프링으로 장력을 유지합니다. 밴드는 캐리지의 캐비티를 통과하여 캐리지가 시스템을 이동할 때 캐리지 바로 앞뒤의 자석에서 들어 올려집니다. 두 번째 잠재적인 밀봉 기술인 플라스틱 커버 밴드는 지퍼백처럼 베이스 압출재와 맞물리는 유연한 고무 스트립을 사용합니다. 서로 맞물리는 혀와 홈 형태의 프로파일은 미로형 밀봉 구조를 형성하여 미세 입자의 유입을 차단합니다.

3 • 물/화학물질 튀김h — 이 환경은 제품이 간헐적으로 액체에 튀는 상황에 노출될 수 있는 조건을 나타냅니다. 예를 들어, 잉크 저장소를 주기적으로 교체하는 대규모 인쇄 공정에서 잉크가 가끔 또는 우발적으로 쏟아질 수 있습니다. 이러한 환경에서 액체가 선형 가이드에 닿는 것은 제품 취급 부주의 또는 부품 위치 이상으로 인해 발생할 수 있지만, 일반적으로 정상적인 적용 공정의 일부는 아닙니다.

해결책:
• 볼 가이드: 크롬 도금
• 선형 베어링: 내식성
• 하드웨어: 스테인리스 스틸
• 덮개: 밀폐형(이상적) 또는 벨로우즈형도 사용 가능
• 윤활: 표준

이러한 해결 방법을 제시한 이유:이러한 용도에서는 볼 가이드와 선형 베어링이 내식성이 필수적입니다. 원형 레일 베어링 기술의 경우, 크롬 도금 또는 440C 스테인리스강 샤프트가 적합합니다. 선형 베어링은 크롬 도금 베어링 플레이트와 스테인리스강 볼을 사용해야 합니다. 스테인리스강 볼 베어링과 샤프트는 일반적으로 하중을 30% 정도 감소시키므로 설계 시 이를 고려해야 합니다. 프로파일 레일 베어링의 경우, 듀랄로이(Duralloy)와 같은 얇고 밀도가 높은 크롬 도금이 권장됩니다. 프리즘 가이드라고도 하는 일반 베어링은 구름 요소 베어링의 대안으로 사용될 수 있습니다. 프리즘 가이드는 화학적 부식에 대한 저항성이 뛰어난 특수 폴리머 소재입니다. 밀봉은 화학 물질 비산 정도에 따라 벨로우즈로도 충분할 수 있지만, 완전히 밀봉된 장치가 이상적입니다.

4 • 물/화학 분무/안개— 이 조건은 앞서 설명한 환경보다 심각성 측면에서 한 단계 더 나아간 것입니다. 여기서는 분무 또는 안개가 공정의 일부이며, 선형 가이드가 이 요소에 직접 노출됩니다. 이는 냉동 장치에서 볼 수 있는 것과 유사한 응축 환경으로 특징지을 수도 있습니다. 가공 중 기계 부품에 냉각수 미스트가 분사되는 경우도 이 범주에 속합니다. 이러한 환경 시나리오에서는 기계적 보호 장치가 제공되지 않으면 베어링과 가이드가 유체와 직접 접촉하게 됩니다.

해결책:
• 볼 가이드: 크롬 도금
• 선형 베어링: 내식성
• 하드웨어: 스테인리스 스틸
• 표지: 동봉됨
• 윤활: 표준

이러한 해결 방법을 제시한 이유:이러한 용도에는 완전히 밀폐된 장치가 필수적입니다. 화학 스프레이의 특성상 구름 요소 베어링 기술은 사용하지 않는 것이 좋으며, 앞서 언급했듯이 프리즘 가이드 베어링을 사용하는 것이 강력히 권장됩니다. 같은 이유로 이러한 환경에서는 볼 스크류 구동 시스템도 가능한 한 피해야 합니다. 대신 폴리우레탄 벨트 구동 시스템이 부식성 화학 환경에 더 적합합니다.

5 • 고압/고온 세척— 이러한 환경은 일반적으로 식품 가공 공정을 설명합니다. 이곳에서는 장비가 고압으로 자주 세척될 수 있습니다. 슬라이드는 액체와 접촉할 뿐만 아니라 세척 과정에서 상당한 압력을 받게 됩니다.

해결책:
• 볼 가이드: 크롬 도금
• 선형 베어링: 내식성
• 하드웨어: 스테인리스 스틸
• 커버: 없음
• 윤활: 표준 윤활유 또는 식품 등급 윤활유나 고온용 윤활유 사용 가능

이러한 해결 방법을 제시한 이유:세척 환경에서는 일반 강철 부품에 녹이 슬 수 있습니다. 크롬 도금 및 내식성 베어링과 볼 가이드를 스테인리스강 하드웨어와 함께 사용해야 합니다. 프리즘 가이드도 사용할 수 있지만, 폴리머 재질로 만들어져 금속 기반 구름 요소만큼 내열성이 좋지 않으므로 고온 환경에서는 사용을 피해야 합니다. 선형 장치는 개방형(밀봉 없음)이어야 하며 세척액을 배출할 수 있도록 퍼지 피팅 또는 배수 구멍이 있어야 합니다. 고온 환경에서는 특수 고온 그리스를 사용할 수 있습니다. 이러한 고온 환경에서는 모든 씰 및 기타 플라스틱 부품을 시스템에서 제거해야 합니다.

6 • 클린룸— 여기서 일반적으로 언급하는 것은 ISO 클래스 3(때때로 클래스 1000이라고도 함) 클린룸 환경이지만, 일부 선형 장치 제품군은 클래스 100 클린룸 환경에 맞게 구성할 수 있습니다.

해결책:
• 볼 가이드: 크롬 도금
• 선형 베어링: 내식성 및 씰/와이퍼 제거 가능
• 하드웨어: 스테인리스 스틸
• 커버: 없음
• 윤활: 클린룸 그리스

이러한 해결 방법을 제시한 이유:클린룸 환경에서는 선형 슬라이드의 움직임으로 인해 발생하는 미립자 입자가 최소화되어야 합니다. 녹 발생을 방지하기 위해 금속 도금이 필요합니다. 또한 선형 시스템에서 모든 슬라이딩 요소를 제거해야 합니다. 즉, 베어링 가이드의 씰/와이퍼가 없어야 하고, 선형 장치에 덮개가 없어야 합니다. 클린룸 등급의 특수 그리스를 사용해야 합니다.

7 • 충격/누름 앱/진동이러한 적용 분야는 여러 가지 다른 공정을 특징으로 하는 경우가 많습니다. 분류 장비와 관련된 셰이커 및 진동 테이블이 이 범주에 속합니다. 초기 충격 역학으로 인해 캐리지나 새들에 평소보다 높은 하중이 가해지는 프레스 작업 또한 이 유형의 적용 분야로 간주됩니다.

해결책:
• 볼 가이드: 표준
• 선형 베어링: 폴리머 플레인 베어링
• 하드웨어: 표준
• 표지: 선택 사항
• 윤활: 표준

이러한 해결 방법을 제시한 이유:앞서 언급했듯이 프리즘 가이드라고도 하는 폴리머 부싱은 구름 요소보다 높은 충격 하중을 더 잘 견뎌냅니다. 이러한 조건에서 구름 요소는 베어링 표면과의 직접적인 접촉으로 인해 파손되거나 베어링 구름 요소 트랙이 막힐 수 있습니다. 반면 프리즘 가이드는 평평한 표면을 따라 하중을 고르게 분산시켜 진동에 이상적입니다. 입자 수에 따라 필요한 경우 프리즘 가이드에 커버를 함께 사용할 수도 있습니다.