이 글에서는 구조 지지 시스템, 가이드 기술, 구동 기술, 밀봉, 윤활 및 액세서리를 포함한 선형 시스템 설계의 기본 사항을 설명합니다. 먼저 리드 스크류 드라이브, 볼 스크류 드라이브, 벨트 드라이브, 볼 가이드, 슬라이드 가이드, 휠 가이드 등 다양한 기술의 장단점을 살펴봅니다. 그런 다음, 표준 구성 요소를 기반으로 시스템을 구성하는 것과 비교하여 자체 선형 시스템을 설계하고 구축하는 것의 장단점을 살펴봅니다. 마지막으로, 경제적인 표준 구성 요소를 기반으로 선형 시스템의 크기를 조정하고 선택하는 단계별 웹 기반 프로세스를 설명합니다.

선형 시스템의 구성 요소는 구조 지지 시스템, 구동 시스템, 가이드 시스템, 밀봉, 윤활 및 액세서리입니다. 구조 지지 시스템의 주요 구성 요소는 일반적으로 최대 12m 길이의 알루미늄 압출재입니다. 베이스의 장착 표면은 정밀한 위치 결정이 필요한 용도에 맞게 가공될 수 있습니다. 정확도가 낮은 운송용 베이스 압출재는 일반적으로 가공되지 않습니다. 운송용 베이스는 하중 하에서 굽힘 및 압출 공정 중 변형에 대한 내성을 갖도록 최적화되어 있어 시스템의 끝부분만 지지할 수 있습니다.

주요 가이드 유형은 볼 가이드, 휠 가이드, 슬라이드 또는 프리즘 가이드입니다. 볼 가이드는 최대 38,000뉴턴(N)의 높은 유효하중과 최대 27.60뉴턴미터(Nm)의 높은 모멘트 하중을 지탱합니다. 볼 가이드의 다른 장점으로는 낮은 마찰력과 높은 강성이 있습니다. 볼 가이드는 단일 또는 이중 레일 구성으로 제공됩니다. 볼 가이드의 단점은 비교적 높은 비용과 높은 소음 수준입니다. 휠 가이드의 주요 장점은 최대 초당 10미터(m/s)의 매우 빠른 속도로 작동할 수 있다는 것입니다. 휠 가이드는 또한 낮은 마찰력과 매우 높은 강성을 제공합니다. 반면, 휠 가이드는 충격 하중에 대한 저항성이 상대적으로 낮습니다. 슬라이드 가이드는 프로파일 표면에 직접 작동하는 프리즘 모양의 폴리머 부싱을 사용하여 매우 조용한 작동을 제공하고 높은 충격 하중을 견딥니다. 슬라이드 가이드의 주요 장점은 오염된 환경에서도 작동할 수 있다는 것입니다. 슬라이드 가이드는 볼 또는 휠 가이드보다 속도와 하중 용량이 낮습니다.

가장 널리 사용되는 구동 기술은 볼스크류 드라이브, 리드스크류 드라이브, 벨트 드라이브입니다. 볼스크류 드라이브는 재순환 볼 베어링이 장착된 볼스크류와 볼 너트로 구성됩니다. 연삭 및 예압된 볼스크류는 매우 높은 위치 결정 정확도를 제공합니다. 볼스크류의 하중은 여러 볼 베어링에 분산되어 각 볼에 비교적 낮은 하중이 가해집니다. 그 결과 0.005mm의 높은 절대 정확도, 최대 40KN의 높은 추력, 그리고 높은 강성을 제공합니다. 절대 정확도는 예상 위치와 실제 위치 사이의 최대 오차로 정의됩니다. 볼스크류 드라이브는 일반적으로 90%의 기계 효율을 제공하므로, 높은 비용은 종종 전력 요구량 감소로 상쇄됩니다. 볼스크류의 임계 속도는 스크류의 루트 직경, 지지되지 않은 길이, 그리고 엔드 서포트 구성에 따라 결정됩니다. 볼스크류 서포트를 사용하면 최대 12m 스트로크와 3,000rpm의 입력 속도까지 스크류 구동 장치를 사용할 수 있습니다. 리드스크류 드라이브는 볼스크류 드라이브의 절대 위치 결정 정확도에는 미치지 못하지만, 0.005mm의 뛰어난 반복성을 제공합니다. 반복성은 위치 결정 시스템이 동일한 속도와 감속률로 동일한 방향에서 접근할 때 작동 중 위치로 복귀하는 능력으로 정의됩니다. 리드 스크류 드라이브는 저중간 듀티 사이클 위치 결정 어플리케이션에 사용되며 저소음으로 작동합니다. 벨트 드라이브는 최대 10m/s의 속도와 최대 40m/s²의 가속도를 갖는 고속, 고처리량 운송 어플리케이션에 사용됩니다. 가이드 시스템과 드라이브 시스템 모두 일반적으로 윤활이 필요합니다. 윤활 피팅에 쉽게 접근할 수 있어 예방적 유지보수가 간소화됩니다. 효과적인 방법 중 하나는 캐리지에 Zerk 피팅을 사용하여 설치 중 및 정기적인 유지보수 간격으로 볼 스크류와 리니어 베어링 시스템에 윤활 네트워크를 공급하는 것입니다. 프리즘 가이드 시스템은 유지보수가 필요 없습니다. 폴리머의 고유한 윤활성 외에도 매 스트로크마다 윤활제를 보충하는 윤활 처리된 펠트 와이퍼가 있습니다. 밀봉 기술은 많은 어플리케이션에서 중요합니다. 자기 스트립 씰은 장력을 유지하기 위해 스프링이 장착된 스테인리스 스틸 자기 밴드로 구성됩니다. 두 끝은 시스템의 끝판에 고정되고, 커버 밴드 또는 실링 스트립은 캐리지의 홈을 통해 연결됩니다. 캐리지가 시스템을 따라 이동하면서 스트립은 자석에서 분리되어 캐리지가 통과할 수 있도록 합니다.

대체 밀봉 기술인 플라스틱 커버 밴드는 베이스 압출재와 맞물리는 유연한 고무 스트립을 사용하여 지퍼백처럼 작동합니다. 맞물리는 '텅앤그루브' 프로파일은 미립자 유입을 매우 효과적으로 방지하는 미로형 밀봉을 형성합니다. 유연한 모터 마운트는 선형 시스템을 자동화 어셈블리에 간편하게 통합할 수 있도록 합니다. 사용자는 표준 NEMA 모터 마운트를 요청하거나, 모터에 맞는 장착 정보를 제공하거나, 모터 제조업체 이름과 부품 번호를 제공할 수 있습니다. 하우징과 커플링은 일반 블랭크에서 가공되어 고객 모터의 주요 특성, 즉 모터 플랜지의 볼트 크기 및 볼트 원 직경, 모터 파일럿 직경, 모터 샤프트 직경 및 길이에 맞춰 결합됩니다. 이를 통해 슬라이드는 거의 모든 모터에 수평, 수직, 경사 또는 역방향으로 정렬이 보장된 상태로 쉽게 장착할 수 있습니다.

모든 구동 방식과 가이드 방식의 조합이 합리적인 것은 아닙니다. 실제 적용 분야에 사용되는 7가지 기술 그룹에는 리드 스크류 구동 및 볼 가이드, 리드 스크류 구동 및 슬라이드 가이드, 볼 스크류 구동 및 볼 가이드, 볼 스크류 구동 및 슬라이드 가이드, 벨트 구동 및 볼 가이드, 벨트 구동 및 슬라이드 가이드, 벨트 구동 및 휠 가이드가 포함됩니다. 스파이더 다이어그램은 이러한 각 기술의 상대적인 강점과 약점을 보여줍니다. 볼 스크류 구동 및 볼 가이드 기술은 높은 반복성, 높은 강성, 그리고 높은 힘과 모멘트를 처리할 수 있는 능력을 제공합니다. 이 기술은 공작 기계에 기어 블랭크를 적재 및 하역하는 데 사용되는 선형 시스템과 같이 높은 하중과 높은 듀티 사이클을 갖는 정밀 위치 결정 분야에 사용됩니다. 벨트 구동식 볼 가이드 장치는 높은 페이로드와 높은 모멘트 하중을 갖는 고속 및 가속 응용 분야를 위해 설계되었습니다. 이 기술 그룹은 틈새를 메우고 끝부분 또는 간헐적으로 지지되는 응용 분야에 적합합니다. 일반적인 응용 분야로는 캔 팔레타이징이 있습니다. 벨트 구동식 슬라이드 가이드 선형 시스템은 적당한 속도와 가속 성능을 제공합니다. 슬라이드 가이드는 충격 하중을 관리할 수 있지만 선형 속도가 다소 제한적입니다. 이러한 조합은 유지 보수가 거의 필요 없는 비용 효율적인 저소음 솔루션을 제공합니다. 자석 커버 밴드를 추가하면 판금 분무 처리와 같이 입자 함량이 높고 세척이 필요한 환경에 이상적입니다. 벨트 구동식 휠 가이드 장치는 높은 선형 속도 및 가속 성능을 제공하는 동시에 적당한 비용, 낮은 소음 및 비교적 낮은 유지 보수 요구 사항을 제공합니다. 일반적인 적용 분야는 포장 및 충진기입니다.

제작 또는 구매? 선형 시스템을 제작할지 구매할지 고려할 때, 선형 시스템 설계에 필요한 엔지니어링 시간과 전문성을 살펴보는 것이 중요합니다. 시스템 설계에는 선형 및 레이디얼 베어링 수명, 볼 스크류 수명, 볼 스크류의 임계 속도, 지지 프로파일의 처짐, 윤활제 선택, 커버 설계 등과 같은 엔지니어링 계산이 포함됩니다. 설계 시간을 단축하기 위해 선형 시스템의 크기를 확대하는 방식은 비용과 외피가 증가하고, 기본적인 엔지니어링이 여전히 필요하다는 단점이 있습니다. 선형 시스템을 구매할 때 표준 카탈로그 제품이 애플리케이션 요구 사항을 충족하지 못하는 경우가 있습니다. 이 경우, 표준 제품이나 백시트 설계를 대폭 수정하는 것이 실행 가능한 대안입니다. 광범위한 제품과 엔지니어링 역량을 갖춘 파트너는 귀사와 협력하여 시간과 비용을 절약하고 개발 주기를 단축하면서 문제를 해결할 수 있도록 도와드립니다.