이중 가이드 레일의 기하학적 구조에 대해 더 자세히 알아보겠습니다.

선형 가이드 시스템은 가이드 레일, 슬라이드 및 웨이로 구성됩니다. 산업계에서는 이를 프로파일 레일, 서랍 슬라이드, 선형 베어링, 가이드 휠 및 일반 베어링과 같은 몇 가지 기본 유형으로 분류하기도 합니다. 일반적인 구성은 레일 또는 샤프트와 캐리지 및 러너 블록으로 이루어집니다. 또한 접촉 방식에 따라 슬라이딩 또는 롤링으로 구분할 수도 있습니다.

롤링 가이드의 주요 기능은 기계의 마찰을 줄이는 것입니다. 첨단 반도체 제조 장비부터 대형 공작 기계 및 건설 장비에 이르기까지 다양한 분야에서 사용됩니다.

높은 정밀도의 위치 제어가 요구되는 반도체 제조 장비나 검사 장비는 선형 가이드의 좋은 적용 분야입니다. 절삭 공작 기계의 경우, 선형 가이드는 이송 속도가 증가함에 따라 발생하는 온도 상승 및 내구성 문제를 해결하기 위해 슬라이딩 접촉식 선형 운동 베어링 대신 사용됩니다.

프로파일 레일은 하중 지지력, 강성 및 정밀도가 매우 중요한 공작기계 산업에서 주로 사용됩니다. CT, MRI, X선 촬영기 등의 의료 장비에서는 사각형 레일이 더 일반적입니다.

반면에 원형 레일은 여러 가지 장점을 제공하는데, 그중 하나는 150μm/m 이상의 평탄도 오차를 가진 완벽하지 않은 표면에 장착했을 때도 부드럽게 작동할 수 있다는 점입니다.

오염을 허용할 수 없는 클린룸 및 식품 가공 분야의 경우, 윤활이 필요하기 때문에 구름 요소를 사용하는 선형 가이드(및 일반 베어링 시스템)는 적합하지 않습니다.

극도로 높은 정밀도와 정확도가 요구되는 일부 응용 분야에서는 최고의 정밀도와 정확도를 위해 유체 부유식 베어링을 사용합니다. 이 베어링은 레일과 캐리지 사이에 고압 유체를 사용하는 정수압 또는 공기압 베어링입니다. 다른 선형 베어링 옵션보다 가격이 비싸고 제조가 더 어렵지만 최고의 정밀도와 정확도를 제공합니다.

선형 운동 롤링 가이드를 선택할 때 중요한 고려 사항으로는 하중(정적 하중 및 적용 하중 모두), 스트로크 및 속도, 원하는 정밀도 및 정확도, 그리고 필요한 수명 등이 있습니다. 적용 분야에 따라 예압이 필요한 경우도 있습니다. 윤활 또한 중요한 고려 사항이며, 벨로우즈나 특수 씰을 사용하여 먼지 및 기타 오염 물질과 같은 환경 요인으로부터 선형 가이드 시스템의 오염을 최소화하는 방법도 중요합니다.

선형 가이드 레일과 베어링은 높은 강성과 우수한 이동 정밀도를 제공합니다. 하향, 상향, 측면 하중뿐만 아니라 돌출 하중 또는 모멘트 하중도 견딜 수 있습니다. 물론 선형 레일 및 베어링 시스템의 크기가 클수록 모멘트 지지 용량도 커지지만, 베어링 궤도면의 배치 방식(면대면 또는 후면대면) 또한 지지할 수 있는 돌출 하중의 크기에 영향을 미칩니다.

마주 보는 배치(X자형 배치라고도 함)는 모든 방향에서 동일한 하중 지지력을 제공하지만, 돌출 하중이 작용하는 모멘트 암이 짧아져 모멘트 지지력이 감소합니다. 반면, 등 맞대기 배치(O자형 배치라고도 함)는 모멘트 암이 길어져 더 높은 모멘트 지지력을 제공합니다.

하지만 레일을 서로 마주보게 배치하더라도, 선형 가이드는 궤도면 사이의 거리가 비교적 짧아(실질적으로 레일 폭과 같음) Y축 방향으로 돌출된 하중에 의해 발생하는 롤 모멘트를 처리하는 능력이 제한됩니다. 이러한 한계를 극복하기 위해, 각 레일에 베어링을 하나 또는 두 개씩 장착하여 두 개의 레일을 병렬로 배치하면 롤 모멘트가 각 베어링 블록에 작용하는 힘으로 분해될 수 있습니다. 선형 베어링은 모멘트(특히 롤 모멘트)보다 힘에 대한 내성이 훨씬 크기 때문에 베어링 수명을 크게 연장할 수 있습니다. 이중 가이드 레일을 사용하고 모멘트를 힘으로 분해하는 또 다른 이점은 선형 베어링이 일반적으로 모멘트 하중보다 순수 힘 하중에서 변형이 더 적다는 것입니다.

많은 선형 액추에이터 설계에는 구동 메커니즘(벨트, 스크류 또는 선형 모터)이 레일 사이에 통합된 두 개의 평행 레일이 포함됩니다. 구동 장치가 가이드 레일 중앙에 위치하는 것이 필수적인 것은 아니지만, 그렇게 하면 모든 베어링에 하중이 고르게 분산되고, 각 레일과 베어링 세트에 가해지는 구동력의 불균형(코깅)이 줄어듭니다. 또한 이러한 구조는 액추에이터의 높이를 낮춰 이중 가이드 레일이 제공하는 높은 하중 및 모멘트 용량을 고려할 때 상대적으로 소형화할 수 있습니다.