하중, 방향, 속도, 이동 거리, 정밀도, 환경 및 작동 주기.

방향, 모멘트 및 가속도를 포함한 적용 분야에 대한 면밀한 분석을 통해 지지해야 할 하중을 파악할 수 있습니다. 실제 하중은 계산된 하중과 다를 수 있으므로 엔지니어는 의도된 사용 목적과 잠재적인 오용 가능성을 모두 고려해야 합니다.

조립 기계용 선형 모션 시스템의 크기를 정하고 선택할 때, 엔지니어들은 종종 중요한 적용 요구 사항을 간과합니다. 이로 인해 비용이 많이 드는 재설계 및 재작업이 발생할 수 있습니다. 더 심각한 문제는, 의도한 것보다 비용이 더 많이 들고 효율성이 떨어지는 과도하게 설계된 시스템이 만들어지는 것입니다.

다양한 기술 옵션 때문에 1축, 2축, 3축 선형 모션 시스템을 설계할 때 어려움을 느끼기 쉽습니다. 시스템이 처리해야 할 하중은 얼마나 될까요? 움직여야 하는 속도는 얼마나 될까요? 가장 비용 효율적인 설계는 무엇일까요?

이러한 모든 질문들을 고려하여 우리는 엔지니어들이 어떤 응용 분야에서든 선형 모션 부품이나 모듈의 사양을 정하는 데 필요한 정보를 쉽게 수집할 수 있도록 돕는 간단한 약어인 "LOSTPED"를 개발했습니다. LOSTPED는 하중(Load), 방향(Orientation), 속도(Speed), 이동 거리(Travel), 정밀도(Precision), 환경(Environment), 작동 주기(Duty cycle)를 나타냅니다. 각 문자는 선형 모션 시스템의 크기를 정하고 선택할 때 반드시 고려해야 할 하나의 요소를 나타냅니다.

최적의 시스템 성능을 보장하기 위해서는 각 요소를 개별적으로 그리고 종합적으로 고려해야 합니다. 예를 들어, 하중은 가속 및 감속 시와 정속 주행 시 베어링에 서로 다른 요구 사항을 부과합니다. 선형 모션 기술이 개별 부품에서 완전한 시스템으로 발전함에 따라, 선형 베어링 가이드와 볼스크류 드라이브와 같은 부품 간의 상호 작용이 더욱 복잡해지고 적합한 시스템을 설계하는 것이 더욱 어려워집니다. LOSTPED는 시스템 개발 및 사양 단계에서 이러한 상호 연관된 요소들을 고려하도록 설계자에게 상기시켜 오류를 방지하는 데 도움을 줄 수 있습니다.

【짐】

하중은 시스템에 가해지는 무게 또는 힘을 의미합니다. 모든 선형 운동 시스템은 자재 운반 작업에서 발생하는 하향력이나 드릴링, 프레스 또는 스크류 드라이빙 작업에서 발생하는 추력과 같은 다양한 형태의 하중을 받습니다. 어떤 응용 분야에서는 일정한 하중이 작용합니다. 예를 들어, 반도체 웨이퍼 운반 작업에서는 전면 개방형 일체형 포드가 베이에서 베이로 이동하여 웨이퍼를 넣고 빼는 작업을 수행합니다. 또 다른 응용 분야에서는 하중이 가변적입니다. 예를 들어, 의료용 시약 분배 작업에서는 시약이 일련의 피펫에 순차적으로 주입되므로 각 단계마다 하중이 줄어듭니다.

하중을 계산할 때, 암 끝에 장착되어 하중을 집거나 운반하는 데 사용될 도구의 종류를 고려하는 것이 중요합니다. 하중과 직접적인 관련은 없지만, 이 부분에서 실수를 하면 큰 손실을 초래할 수 있습니다. 예를 들어, 픽앤플레이스(pick-and-place) 작업에서 민감한 공작물을 잘못된 그리퍼로 사용하면 손상될 수 있습니다. 엔지니어들이 시스템의 일반적인 하중 요구 사항을 고려하는 것을 잊을 가능성은 낮지만, 이러한 요구 사항의 특정 측면을 간과할 가능성은 있습니다. LOSTPED는 이러한 간과를 방지하고 완벽성을 보장하는 방법입니다.

핵심 질문:

* 하중의 발생원은 무엇이며, 하중의 방향은 무엇입니까?

* 특별히 고려해야 할 사항이 있습니까?

* 얼마나 많은 무게나 힘을 제어해야 합니까?

* 그 힘은 하향력, 이륙력 또는 측면력입니까?

【정위】

힘이 가해지는 방향, 즉 상대적인 위치나 방향 또한 중요하지만 종종 간과됩니다. 일부 선형 모듈이나 액추에이터는 선형 가이드 덕분에 측면 하중보다 하향 또는 상향 하중을 더 잘 처리할 수 있습니다. 반면, 다른 선형 가이드를 사용하는 모듈은 모든 방향에서 동일한 하중을 처리할 수 있습니다. 예를 들어, 이중 볼 레일 선형 가이드가 장착된 모듈은 표준 가이드가 장착된 모듈보다 축 방향 하중을 더 잘 처리할 수 있습니다.

핵심 질문:

* 선형 모듈 또는 액추에이터는 어떤 방향으로 설치되어 있습니까? 수평, 수직 또는 거꾸로 설치되어 있습니까?

* 하중은 선형 모듈에 대해 어느 방향으로 작용합니까?

* 해당 하중이 선형 모듈에 롤 또는 피치 모멘트를 발생시킬까요?

【속도】

속도와 가속도 또한 선형 운동 시스템 선택에 영향을 미칩니다. 하중이 가속 및 감속할 때 시스템에 작용하는 힘은 일정한 속도로 주행할 때와는 매우 다릅니다. 이동 프로파일 유형(사다리꼴 또는 삼각형)도 고려해야 하는데, 원하는 속도 또는 사이클 타임을 충족하는 데 필요한 가속도는 이동 프로파일 유형에 따라 결정되기 때문입니다. 사다리꼴 이동 프로파일은 하중이 빠르게 가속한 후 일정 시간 동안 비교적 일정한 속도로 이동하다가 감속하는 것을 의미합니다. 삼각형 이동 프로파일은 하중이 빠르게 가속하고 감속하는 것을 의미하며, 이는 지점 간 픽업 및 하차 작업에서 사용됩니다.

속도와 가속도는 적절한 선형 구동 방식(볼스크류, 벨트 또는 선형 모터)을 결정하는 데 있어 매우 중요한 요소입니다.

핵심 질문:

* 달성해야 하는 속도 또는 사이클 시간은 얼마입니까?

* 속도는 일정한가요, 아니면 가변적인가요?

* 하중이 가속 및 감속에 어떤 영향을 미칠까요?

* 이동 경로는 사다리꼴인가요, 아니면 삼각형인가요?

* 속도 및 가속도 요구 사항을 가장 잘 충족하는 선형 구동 장치는 무엇일까요?

【여행하다】

이동 거리는 움직임의 거리 또는 범위를 의미합니다. 이동 거리뿐만 아니라 과잉 이동도 고려해야 합니다. 스트로크 끝부분에 일정량의 "안전 이동" 또는 추가 공간을 확보하면 비상 정지 시 시스템의 안전을 보장할 수 있습니다.

핵심 질문:

* 동작 거리 또는 범위는 무엇입니까?

비상 정지 시 얼마나 많은 오버트래블이 필요할 수 있습니까?

【정도】

정밀도는 광범위한 용어로, 이동 정확도(시스템이 A 지점에서 B 지점으로 이동하는 동안의 동작 방식) 또는 위치 정확도(시스템이 목표 위치에 얼마나 근접하게 도달하는지)를 정의하는 데 자주 사용됩니다. 또한 반복성, 즉 시스템이 각 스트로크의 끝에서 얼마나 정확하게 원래 위치로 돌아오는지를 나타낼 수도 있습니다.

이동 정밀도, 위치 정밀도, 반복 정밀도라는 세 가지 용어의 차이점을 이해하는 것은 시스템이 성능 사양을 충족하고 불필요한 수준의 정밀도를 달성하기 위해 과도하게 설계되지 않도록 하는 데 매우 중요합니다. 정밀도 요구 사항을 신중하게 고려해야 하는 주된 이유는 구동 메커니즘 선택 때문입니다. 선형 모션 시스템은 벨트, 볼스크류 또는 선형 모터로 구동될 수 있습니다. 각 유형은 정밀도, 속도 및 하중 용량 간에 장단점이 있습니다. 최적의 선택은 적용 분야에 따라 결정됩니다.

핵심 질문:

* 해당 응용 분야에서 이동 정확도, 위치 정확도 및 반복성은 얼마나 중요한가요?

* 정확성이 속도나 다른 LOSTPED 요소보다 더 중요한가요?

【환경】

환경이란 시스템이 작동될 조건을 의미합니다. 극한의 온도는 시스템 내 플라스틱 부품 및 윤활 성능에 영향을 미칠 수 있습니다. 먼지, 액체 및 기타 오염 물질은 베어링 궤도와 하중 지지 요소에 손상을 줄 수 있습니다. 사용 환경은 선형 운동 시스템의 수명에 큰 영향을 미칩니다. 밀봉 스트립 및 특수 코팅과 같은 옵션을 통해 이러한 환경적 요인으로 인한 손상을 방지할 수 있습니다.

반대로 엔지니어는 선형 운동 시스템이 환경에 미치는 영향을 고려해야 합니다. 고무와 플라스틱은 미세 입자를 방출할 수 있고, 윤활유는 에어로졸 형태로 날릴 수 있으며, 움직이는 부품은 정전기를 발생시킬 수 있습니다. 이러한 오염 물질을 제품이 견딜 수 있을까요? 특수 윤활이나 양압 유지와 같은 옵션을 통해 모듈이나 액추에이터를 클린룸 환경에 적합하게 만들 수 있습니다.

핵심 질문:

* 어떤 위험 요소나 오염 물질이 존재합니까? (극심한 온도, 먼지, 오물 또는 액체 등)

선형 운동 시스템 자체가 환경 오염 물질의 잠재적 원인이 될 수 있습니까?

【사용 주기】

작동률(듀티 사이클)은 한 번의 작동 사이클을 완료하는 데 걸리는 시간입니다. 모든 선형 액추에이터에서 내부 부품은 일반적으로 시스템 전체의 수명을 결정합니다. 예를 들어 모듈 내부 베어링의 수명은 가해지는 하중에 직접적인 영향을 받지만, 베어링이 경험하게 될 작동률에도 영향을 받습니다. 선형 모션 시스템이 앞서 언급한 6가지 요소를 모두 충족할 수 있다 하더라도, 하루 24시간, 일주일 내내 연속으로 가동하면 하루 8시간, 일주일에 5일만 가동하는 경우보다 수명이 훨씬 단축됩니다. 또한, 사용 시간과 휴식 시간의 비율은 선형 모션 시스템 내부의 열 발생에 영향을 미치고 시스템 수명과 소유 비용에 직접적인 영향을 줍니다. 이러한 문제들을 사전에 명확히 파악하면 나중에 시간과 노력을 절약할 수 있습니다.

핵심 질문:

* 스트로크 또는 동작 사이의 정지 시간을 포함하여 시스템 사용 빈도는 얼마나 됩니까?

* 시스템은 얼마나 오랫동안 작동해야 합니까?