과거 기계 자동화 시스템의 과제는 전기 또는 기계 모터의 회전 운동을 유용한 선형 운동 형태로 성공적으로 변환하는 것이었습니다. 이와 관련하여 획기적인 발전을 이룬 컨베이어 벨트 시스템은 생산 환경에서 사용하기 위한 회전식에서 선형 모션으로의 변환을 구현한 최초의 유용한 구현 중 하나였습니다. 이러한 시스템은 이전에 무자비한 기계적 힘을 사용하여 달성할 수 있었던 것보다 훨씬 더 효율적인 방식으로 다양한 원자재와 공작물을 운송할 수 있으며 생산 환경에서 매우 유용합니다.

오늘날 회전 운동 변환 분야의 중요한 엔지니어링 작업을 통해 광범위한 고급 자동화 응용 분야에 유용한 다양한 종류의 선형 기계식 액추에이터가 탄생했습니다. 문제는 단순히 제조 환경에서 원자재를 이동하거나 툴링을 정확한 위치로 이동하도록 설계된 고급 모션 시스템을 구축하는 등 원하는 기능에 적합한 액추에이터를 선택하는 것입니다.

적절한 선형 기계식 액추에이터를 선택하려면 원하는 부하 용량, 추력, 필요한 스트로크 거리 등 몇 가지 중요한 고려 사항을 고려해야 합니다. 이것이 주요 고려 사항이지만 유지 관리 부담과 같은 다른 요소도 확실히 중요한 역할을 합니다.

널리 사용되는 두 가지 유형의 기계식 선형 액추에이터는 구동 메커니즘, 즉 벨트 구동식 액추에이터와 볼 스크류 구동식 액추에이터로 구분됩니다. 두 가지 유형 모두 비슷한 유형의 응용 프로그램에 사용되지만 기능면에서 크게 다릅니다. 각 유형에는 액추에이터를 선택할 때 신중하게 고려해야 하는 고유한 장점과 중요한 제한 사항이 있습니다.

벨트 구동 액추에이터

벨트 구동식 액추에이터는 컨베이어 벨트 시스템과 동일한 원리로 작동합니다. 벨트 드라이브는 두 개의 원형 풀리 사이에 연결된 타이밍 벨트를 통해 회전 운동을 선형 운동으로 변환합니다. 타이밍 벨트는 일반적으로 섬유 강화 엘라스토머로 만들어지지만 더 까다로운 응용 분야에는 다른 많은 벨트 재료를 사용할 수 있습니다. 벨트에는 토크를 효율적으로 전달하고 미끄러짐을 방지하기 위해 로터 풀리와 인터페이스하는 톱니가 포함되어 있습니다. 캐리지가 상단에 올라가는 동안 벨트 드라이브는 알루미늄 본체 내에 포함되어 있으며 드라이브 샤프트 인터페이스는 일반적으로 액추에이터 측면에 수직으로 위치합니다.

볼 스크류 구동 액츄에이터

볼 스크류 구동 액추에이터의 기본 원리는 본질적으로 리드 스크류 구동 시스템에 대한 개선입니다. 볼 스크류 구동 액츄에이터에서 볼 스크류의 회전은 스터드와 볼 스크류 사이의 인터페이스가 본질적으로 볼 베어링 시스템이라는 사실로 인해 볼 너트/장착된 캐리지를 구동하며 너트의 경화 강철 볼이 궤도를 따라 굴러갑니다. 스터드의. 벨트 구동식 액추에이터와 마찬가지로 볼 스크류 구동식 액추에이터의 구동 구성 요소는 캐리지가 위쪽으로 이동하는 동안 알루미늄 본체 내에 포함되어 있습니다. 벨트 구동식 액추에이터와 달리 구동축 인터페이스는 액추에이터 끝에서 볼 나사와 일직선으로 위치합니다.

각각의 강점과 한계

벨트 구동식 액추에이터는 일반적으로 긴 이동 거리가 필요한 응용 분야에 선호되며, 이는 유사한 길이의 볼 스크류 구동식 액추에이터를 사용하여 수행할 수 있는 것보다 비용 효율적으로 달성할 수 있습니다. 또한 벨트 구동식 액추에이터는 일반적으로 더 효율적이며 중요한 이동 부품 수가 적기 때문에 유지 관리에 드는 노동력이 줄어듭니다. 그럼에도 불구하고 토크의 적절한 전달을 보장하기 위해서는 벨트의 적절한 장력이 중요하며, 일반적으로 정기적인 유지 관리 기간에 벨트를 다시 장력하는 것이 필요합니다.

또는 볼 스크류 장치는 롤링 볼 베어링 시스템과 매우 유사하므로 더 높은 하중을 지지하고 더 높은 추력을 달성할 수 있습니다. 이러한 이유로 볼 스크류 구동 액추에이터는 크고 무거운 하중을 높은 수준의 정밀도로 배치해야 하는 응용 분야에 이상적입니다. 특정 액추에이터 설계에 따라 볼 스크류의 주기적인 윤활이 필요할 수 있습니다.

두 가지 액추에이터 유형을 추가로 비교하면 단순성과 효율성에도 불구하고 벨트 구동 액추에이터에 추가적인 단점이 있음을 알 수 있습니다. 더 높은 하중/추력 요구 사항을 충족하려면 훨씬 더 두꺼운 벨트가 필요합니다. 벨트는 충격 하중에도 취약하지만, 탄력성을 희생하면서 강도를 높일 수 있는 벨트 소재를 신중하게 선택하면 이러한 우려가 어느 정도 완화될 수 있습니다. 또한 신장에 대한 벨트의 취약성으로 인해 볼 스크류 액추에이터의 위치 정확도가 벨트 구동 액추에이터보다 우수한 경향이 있습니다. 이 때문에 볼 스크류 구동 액추에이터는 장기간에 걸쳐 높은 수준의 신뢰성과 반복성을 요구하는 응용 분야에 선호됩니다. 볼 스크류 구동 액추에이터는 높은 가속도 및 높은 추력 요구 사항에 선호되는 선택입니다. 벨트 구동 풀리는 이러한 반복적인 요구로 인해 로터에서 미끄러지는 데 취약하기 때문입니다.

결론적으로, 볼 스크류 구동 액추에이터는 매우 정확한 포지셔닝과 함께 높은 하중 및/또는 추력이 필요한 응용 분야에서 더 나은 선택입니다. 그러나 높은 효율성과 단순성으로 인해 벨트 구동식 액추에이터는 부하가 낮은 응용 분야, 특히 더 빠른 속도가 필요한 응용 분야에 더 나은 선택입니다. 벨트 구동식 액추에이터는 긴 스트로크 응용 분야를 위한 비용 효율적인 솔루션이 될 수도 있습니다. 벨트 구동식과 볼 스크류 구동식 기계식 액추에이터 중에서 선택하는 작업이 어려워 보일 수 있습니다. 언뜻 보면 각 디자인의 강점과 약점이 각 고유한 애플리케이션에 대한 명확한 선택을 제공합니다.