선형 운동 시스템 설계 시 몇 가지 간단한 지침을 따르면 시스템 성능과 액추에이터 수명을 향상시킬 수 있습니다.

많은 자동화 기계는 장비의 움직이는 요소들을 안내하고 지지하기 위해 프로파일 레일, 원형 레일 또는 기타 구름 베어링 구조와 같은 선형 안내 부품에 의존합니다. 또한, 이러한 움직이는 요소들은 종종 선형 액추에이터 장치에 의해 구동됩니다.

모든 종류의 선형 시스템에서 가장 흔하게 발생하는 문제 중 하나는 정렬 불량입니다. 정렬 불량은 선형 운동 결과의 불일치, 선형 베어링 시스템의 수명 단축, 액추에이터 시스템의 조기 마모 또는 고장, 속도 변화 또는 흔들림과 같은 불규칙한 운동 등 다양한 문제를 야기할 수 있습니다.

하지만 선형 가이드와 액추에이터의 정렬을 최적화함으로써 전체 시스템 성능을 향상시키는 몇 가지 일반적인 방법이 있습니다.

액추에이터 및 가이드

안내되는 기계 부재에 운동을 전달하는 방법은 여러 가지가 있지만, 가장 일반적인 방법은 크게 두 가지 범주로 나눌 수 있습니다. 첫 번째는 로드형 액추에이터입니다. 로드형 액추에이터는 유압식이나 공압식과 같은 유체 구동 방식 또는 리드 스크류나 볼 스크류와 같은 전기 구동 방식을 사용할 수 있습니다.

두 번째는 로드리스 액추에이터입니다. 이 액추에이터 역시 유압식 또는 리드 스크류, 볼 스크류, 벨트 또는 선형 모터를 이용한 전기식으로 구동될 수 있습니다. 두 종류의 액추에이터 모두 유도 시스템에 적용되지만, 시스템 성능과 수명을 극대화하기 위한 최적의 사용 방법에는 미묘한 차이가 있습니다.

프로파일 레일, 원형 레일 또는 기타 구름/미끄럼 시스템과 같은 안내 요소 자체는 설계 단계에서 적절한 크기로 선정되어야 하며, 제조업체의 권장 사항에 따라 설치해야 합니다. 특히 정렬 과정에 세심한 주의를 기울여야 합니다. 이렇게 하면 선택한 안내 시스템의 성능을 특정 용도에 맞게 극대화할 수 있습니다.

규정 준수 구성원의 중요성

피스톤 로드 또는 액추에이터 로드가 매 사이클마다 확장 및 수축하는 로드형 액추에이터는 일반적으로 다양한 장착 옵션을 제공합니다. 로드형 액추에이터 공급업체 대부분은 장치에 뚫린 드릴 구멍과 탭 구멍, 장착 다리, 구형 로드 조인트, 정렬 커플러, 클레비스 또는 트러니언과 같은 장착 옵션을 제공합니다. 가이드 메커니즘과 함께 사용할 경우, 각 하위 시스템, 액추에이터 및 가이드 어셈블리가 방해 없이 부드럽게 움직일 수 있는지 확인해야 합니다. 구동 요소와 피구동 요소를 강체로 연결하려는 시스템은 두 요소가 서로 다른 평면에서 움직이려고 할 때, 하나 또는 두 하위 시스템 모두 허용 용량을 초과하는 부하가 걸리면 성능이 불안정해질 수 있습니다.

이러한 시스템에서 로드형 액추에이터를 사용할 때는 구동 부재(액추에이터)와 피구동 부재(가이드 시스템) 사이에 유연성을 제공하는 부재를 사용하는 것이 가장 좋습니다. 예를 들어, 액추에이터 로드에 구형 로드 엔드를 장착하면 장착 지점이 구형 조인트를 중심으로 회전할 수 있습니다. 가이드 부분에서 이러한 연결 방식은 액추에이터가 기계 프레임 요소에 연결되는 반대쪽 끝에 트러니언이나 클레비스를 함께 사용하는 것이 가장 효과적입니다. 이러한 장착 방식을 통해 구동 부재(액추에이터)나 피구동 부재(가이드 시스템)에 과도한 응력을 가하지 않고도 연결부에 유연성을 확보할 수 있습니다.

전체 길이 내에 스트로크가 포함되는 것이 특징인 로드리스 방식 액추에이터는 액추에이터 자체에 가이드 시스템이 내장될 수도 있습니다. 로드리스 액추에이터를 별도의 가이드 시스템과 함께 사용할 경우, 구동부와 피구동부 사이의 연결부에 유연성 부재를 포함해야 합니다. 대부분의 액추에이터 공급업체는 이러한 설치 유형에 적합한 다양한 마운트(예: 플로팅 브래킷)를 제공합니다.

가이드 시스템이 내장된 로드리스 액추에이터는 별도의 가이드 시스템을 대체하여 장비를 안내하고 지지하는 역할을 수행할 수 있습니다. 이러한 기능은 특히 유용하며, 기계 제작자의 시간과 비용을 절감하는 데 도움이 되는 경우가 많습니다. 가이드가 내장된 로드리스 액추에이터는 다양한 동작 요구 사항을 충족하기 위해 여러 조합으로 기계에 적용할 수 있습니다. 적절한 크기 조정을 통해 XY 또는 XYZ 축을 포함한 다축 구성은 물론 갠트리 구성도 모두 가능합니다. 가이드가 내장된 로드리스 액추에이터를 설치할 때는 정렬 또한 매우 중요합니다.

접합된 요소의 평행성 및 직각도

일체형 가이드가 있는 로드리스 액추에이터는 단축 구성에서 위치 지정 요구 사항만 충족하면 됩니다. 액추에이터는 외부 가이드 없이 단독으로 작동하여 하중을 원하는 위치로 이동시키므로 정렬 프로세스가 간단합니다. 이러한 유형의 설정에는 작업 지점 간 이동 또는 장비의 고정 장치에 대한 정렬이 포함됩니다.

다축 구성에서 로드리스 액추에이터의 정렬은 여러 액추에이터가 함께 작동해야 하므로 더욱 어려워집니다. 따라서 이러한 액추에이터를 장착할 때 최적의 성능과 최대 수명을 위해서는 연결된 모든 장치의 평행도와 직각도를 고려해야 합니다.

결합된 요소의 병렬성

선형 액추에이터를 장착할 때 병렬 처리에 영향을 줄 수 있는 변수는 세 가지입니다. 이러한 질문들을 던지고 답을 찾으면 병렬 처리와 시스템 성능을 극대화할 수 있습니다.

1. 액추에이터가 캐리지와 동일한 높이에 장착되어 있습니까? 이 평면에서 정렬이 어긋나면 하나 또는 두 장치 모두의 베어링 시스템에 불리한 Mx축 굽힘 모멘트가 발생합니다.

2. 액추에이터는 한쪽 끝에서 다른 쪽 끝까지 일정한 간격으로 장착되어 있습니까? 이 평면에서 정렬이 어긋나면 베어링 시스템에 Fy축 방향으로 불리한 측면 하중이 가해지고, 심한 경우 장치가 고착될 수 있습니다.

3. 액추에이터가 서로 수평으로 장착되어 있습니까? 각도 불일치는 두 장치의 베어링 시스템에 My축 방향으로 불리한 굽힘 모멘트를 발생시킵니다.

접합 요소의 직각도

선형 액추에이터를 장착할 때 직각도에 영향을 미치는 변수는 두 가지입니다.

1. XYZ 시스템에서 Z축은 Y축에 수직으로 장착되어 있습니까? 이 평면에서 정렬이 어긋나면 Y축 액추에이터 베어링 시스템에 모든 축 또는 일부 축에서 불리한 굽힘 모멘트가 발생합니다.

2. X축 또는 Y축으로 두 개의 액추에이터가 동시에 움직여야 하는 갠트리 시스템에서, 실제로 두 액추에이터가 동시에 움직이는지 확인해야 합니다. 정렬 불량이나 서보 성능 저하는 베어링 시스템에 Mz축 방향으로 바람직하지 않은 굽힘 모멘트를 발생시킬 수 있습니다.

정렬 권장 사항 및 장착과 관련된 실제 허용 오차는 특정 액추에이터 제조업체와 베어링 유형에 따라 다릅니다. 그러나 일반적으로 베어링 시스템 유형을 고려하는 것이 좋습니다. 프로파일 레일 시스템과 같은 고성능 베어링 유형은 강성이 매우 높기 때문에 정렬이 더욱 중요합니다. 롤러 또는 휠을 사용하는 중성능 시스템은 일반적으로 정렬 오차에 대한 여유 공간이 있습니다. 일반 베어링 또는 슬라이딩 시스템은 일반적으로 더 큰 여유 공간을 가지며 정렬 오차에 대한 허용 범위가 훨씬 더 넓을 수 있습니다.

선형 액추에이터 장착 시스템을 설치할 때 정확한 정렬을 보장하기 위해 게이지부터 레이저 시스템에 이르기까지 다양한 측정 도구를 사용할 수 있습니다. 어떤 도구를 사용하든 항상 XY 및 Z 평면의 기준 축을 하나 설정하고 다른 장치들을 이 기준 축을 기준으로 장착해야 합니다. 이렇게 하면 액추에이터 시스템의 성능을 극대화하고 수명을 연장할 수 있습니다.