선형 모션 시스템을 설계하기 위한 몇 가지 간단한 지침을 따르면 시스템 성능과 액추에이터 수명을 개선할 수 있습니다.

많은 자동화 기계는 장비의 이동 요소를 안내하고 지지하기 위해 프로파일 레일, 원형 레일 또는 기타 롤링 또는 슬라이딩 베어링 구조와 같은 선형 가이드 구성 요소를 사용합니다. 또한, 이러한 이동 요소는 선형 액추에이터 장치에 의해 구동되는 경우가 많습니다.

모든 종류의 선형 시스템에서 가장 흔한 문제 중 하나는 정렬 불량입니다. 정렬 불량은 일관되지 않은 선형 운동 결과, 선형 베어링 시스템의 수명 단축, 액추에이터 시스템의 조기 마모 또는 고장, 그리고 속도 변화나 흔들림과 같은 불규칙한 운동 등 여러 가지 문제를 야기할 수 있습니다.

그러나 선형 가이드와 액추에이터의 정렬을 최적화하여 전반적인 시스템 성능을 향상시키는 몇 가지 일반적인 방법이 있습니다.

액추에이터 및 가이드

가이드 기계 부품에 동작을 부여하는 방법은 여러 가지가 있지만, 가장 일반적인 방법은 두 가지 범주로 나뉩니다. 첫 번째는 로드형 액추에이터입니다. 로드형 액추에이터는 유압 또는 공압과 같은 유체 구동 방식이나 리드 스크류 또는 볼 스크류와 같은 전기 구동 방식으로 구동될 수 있습니다.

두 번째는 로드리스 액추에이터입니다. 이 역시 유체 구동 방식이나 리드 스크류, 볼 스크류, 벨트 또는 리니어 모터를 통한 전기 구동 방식으로 구동될 수 있습니다. 두 가지 액추에이터 모두 유도 시스템에 적용됩니다. 그러나 각 액추에이터는 시스템 성능과 수명을 극대화하는 최적의 사용 방식에 미묘한 차이가 있습니다.

프로파일 레일, 원형 레일 또는 기타 롤링 또는 슬라이딩 시스템 등 가이드 요소 자체는 설계 단계에서 적절한 크기와 위치를 선정하고 제조업체의 권장 사항에 따라 설치해야 하며, 특히 정렬 과정에 주의를 기울여야 합니다. 이를 통해 선택된 가이드 시스템의 성능이 특정 용도에서 극대화될 수 있습니다.

규정 준수 멤버의 중요성

피스톤 로드 또는 액추에이터 로드가 매 사이클마다 확장 및 축소되는 특징이 있는 로드형 액추에이터는 일반적으로 다양한 장착 옵션을 제공합니다. 장치에 드릴 및 나사 구멍, 장착 받침대, 구형 로드 조인트, 정렬 커플러, 클레비스 또는 트러니언과 같은 장착 옵션은 대부분의 로드형 액추에이터 공급업체에서 일반적으로 제공합니다. 가이드 메커니즘과 함께 사용하는 경우, 각 하위 시스템, 액추에이터 및 가이드 어셈블리가 방해받지 않고 원활하게 작동할 수 있는지 확인하십시오. 구동 요소를 피구동 요소에 단단히 결합하려는 시스템은 두 요소가 서로 다른 평면에서 움직이려고 하고, 하위 시스템 중 하나 또는 둘 다의 부하가 해당 기능을 초과할 수 있으므로 성능이 일정하지 않을 수 있습니다.

이러한 시스템에서 로드형 액추에이터는 구동 부재(액추에이터)와 구동 부재(가이드 시스템) 사이에 컴플라이언스 부재를 사용하는 것이 가장 좋습니다. 예를 들어, 액추에이터 로드에 구형 로드 끝단을 장착하면 장착 지점이 구형 조인트를 중심으로 회전할 수 있습니다. 가이드에서 이러한 유형의 연결 방식은 액추에이터 반대쪽 끝단에 트러니언 또는 클레비스를 연결하여 기계 프레임 요소에 연결하는 것이 가장 좋습니다. 이러한 장착 방식은 구동 부재(액추에이터) 또는 구동 부재(가이드 시스템)에 과도한 응력을 가하지 않고 연결부의 컴플라이언스를 확보할 수 있도록 합니다.

로드리스 액추에이터는 스트로크가 전체 길이 내에 포함되는 것이 특징이며, 액추에이터 내부에 가이드 시스템을 내장할 수도 있습니다. 별도의 가이드 시스템과 함께 사용되는 로드리스 액추에이터는 구동부와 구동부 사이의 연결부에 컴플라이언트 멤버를 포함해야 합니다. 대부분의 액추에이터 공급업체는 플로팅 브래킷과 같이 이러한 유형의 설치에 적합한 다양한 마운트를 제공합니다.

가이드 시스템을 포함하는 로드리스 액추에이터는 별도의 가이드 시스템을 대체하면서 장비를 가이드하고 지지하는 작업을 수행할 수 있습니다. 이 기능은 특히 유용하며, 기계 제작자에게 시간과 비용을 크게 절약해 줍니다. 가이드가 내장된 로드리스 액추에이터는 다양한 모션 요구 사항을 충족하도록 기계에 조합하여 장착할 수 있습니다. 적절한 크기를 사용하면 xy 또는 xyz와 같은 다축 구성과 갠트리 구성이 모두 가능합니다. 가이드가 내장된 로드리스 액추에이터를 설치할 때는 정렬 또한 매우 중요합니다.

결합된 요소의 평행도 및 수직도

단일 축 구성에 사용되는 일체형 가이드가 있는 로드리스 액추에이터는 위치 설정에 대한 기대치만 충족하면 됩니다. 액추에이터가 외부 가이드 없이 단독으로 작동하여 부하를 제자리에 위치시키므로 정렬 과정이 간단합니다. 이러한 유형의 설정에는 작업 지점 간 또는 장비의 고정 장치 간 정렬이 포함됩니다.

다축 구성에서 로드리스 액추에이터를 정렬하는 것은 여러 액추에이터가 함께 작동해야 하므로 더욱 까다로워집니다. 따라서 이러한 액추에이터를 장착할 때는 최적의 성능과 최대 수명을 위해 연결된 모든 장치의 평행도와 수직도를 고려해야 합니다.

결합된 요소의 병렬성

선형 액추에이터를 장착할 때 병렬도에 영향을 줄 수 있는 세 가지 변수가 있습니다. 이러한 질문에 답함으로써 병렬도와 시스템 성능을 극대화할 수 있습니다.

1. 액추에이터가 캐리지와 같은 높이에 장착되어 있습니까? 이 평면의 정렬 불량은 하나 또는 두 유닛의 베어링 시스템에 불리한 Mx축 굽힘 모멘트를 발생시킵니다.

2. 액추에이터가 한쪽 끝에서 다른 쪽 끝까지 일정한 간격으로 설치되어 있습니까? 이 평면의 정렬 불량은 베어링 시스템의 Fy축에 불리한 측면 하중을 가하고, 심할 경우 유닛이 뭉쳐지는 현상을 유발할 수 있습니다.

3. 액추에이터가 서로 수평으로 설치되어 있습니까? 각도 정렬 불량은 두 유닛의 베어링 시스템의 My축에 불리한 굽힘 모멘트를 발생시킵니다.

결합된 요소의 수직성

선형 액추에이터를 장착할 때 수직성에 영향을 미치는 두 가지 변수가 있습니다.

1. XYZ 시스템에서 Z축이 Y축에 수직으로 장착되어 있습니까? 이 평면의 정렬 불량은 Y축 액추에이터의 베어링 시스템에 모든 축 또는 모든 축에서 불리한 굽힘 모멘트를 발생시킵니다.

2. 두 개의 액추에이터가 X축 또는 Y축으로 동시에 움직여야 하는 갠트리 시스템에서, 두 액추에이터가 동시에 움직이는 것일까요? 정렬 불량이나 서보 성능 부족은 베어링 시스템의 Mz축에 바람직하지 않은 굽힘 모멘트를 발생시킵니다.

정렬 권장 사항 및 장착과 관련된 실제 공차는 특정 액추에이터 제조업체와 베어링 유형에 따라 달라집니다. 그러나 일반적으로 베어링 시스템 유형을 고려하는 것이 좋습니다. 프로파일 레일 시스템과 같은 고성능 베어링 유형은 일반적으로 상당히 견고하며 정렬이 더욱 중요합니다. 롤러나 휠을 사용하는 중간 성능 시스템은 정렬 시 어느 정도 여유가 있는 경우가 많습니다. 플레인 베어링이나 슬라이딩 시스템은 여유가 더 크며, 더욱 여유가 있을 수 있습니다.

선형 액추에이터 장착 시스템을 설치할 때 게이지부터 레이저 시스템까지 다양한 측정 도구를 사용하여 정확한 정렬을 보장할 수 있습니다. 어떤 도구를 사용하든 항상 XY 및 Z 평면의 기준 축 하나를 설정하고 다른 장치들은 기준 축을 기준으로 장착하십시오. 이렇게 하면 액추에이터 시스템의 성능과 수명을 극대화하는 데 도움이 됩니다.