선형 레일 가이드의 일반적인 응용 분야

리니어 레일은 다양한 산업 분야의 핵심 부품으로, 몇 그램에서 수천 킬로그램에 달하는 하중에 대해 낮은 마찰력과 높은 강성을 제공합니다. 다양한 크기, 정확도 등급, 예압을 갖춘 리니어 레일은 거의 모든 성능 요구 사항에 적합합니다.

리니어 레일을 사용하는 이유는 다양하지만, 다른 유형의 가이드에 비해 가장 두드러지는 장점은 하중 용량, 이동 정밀도, 그리고 강성입니다. 예를 들어, 원형 샤프트 가이드는 하향 또는 리프트 하중만 견딜 수 있는 반면, 리니어 레일 가이드는 하향/리프트 하중과 모멘트 하중을 모두 견딜 수 있습니다. 또한 이동 거리가 1m 이하로 제한되는 크로스 롤러 가이드와 달리, 리니어 레일은 매우 긴 이동 거리를 제공할 수 있습니다. 플레인 베어링 가이드와 비교했을 때, 리니어 레일은 강성과 강성이 더 높고, 하중/수명 특성이 더 우수한 경우가 많습니다.

리니어 가이드는 기준면 역할을 하는 레일의 한쪽 또는 양쪽 모서리를 정밀 가공하여 높은 이동 정확도를 제공합니다. 또한, 2열, 4열 또는 6열의 전동체(구형 볼 또는 원통형 롤러)를 사용하여 강성이 높고 베어링 블록의 처짐을 최소화합니다. 이러한 모든 특성이 결합되어 높은 정밀도, 높은 강성, 그리고 긴 수명이 요구되는 어플리케이션에 완벽하게 적합한 리니어 가이드 시스템을 제공합니다.

【단일 레일 적용】

선형 레일은 레일 양쪽에 하중 지지 볼(또는 롤러)이 있어 레일을 하나만 사용하더라도 오버행 하중을 견딜 수 있습니다. (반대로, 원형 샤프트 선형 가이드는 오버행 하중이 있는 경우 쌍으로 사용해야 합니다.) 이러한 특징 때문에 많은 응용 분야에서 공간 절약이나 시스템 내 다른 구성 요소의 정렬 불량 문제를 방지하기 위해 단일 선형 레일을 사용합니다. 다음은 단일 선형 레일을 사용하는 몇 가지 응용 사례입니다.

선형 액추에이터 - 선형 레일은 모멘트 하중을 견딜 수 있기 때문에 벨트, 나사 또는 공압 실린더로 구동되는 액추에이터에 주로 사용되는 가이드 메커니즘입니다. 또한 최대 5m/s의 이동 속도를 지원할 수 있어 벨트 또는 공압 구동 시스템에서 중요한 역할을 합니다.

오버헤드 운송 시스템 – 오버헤드 운송 시스템에서 흔히 그렇듯이 하중이 레일과 베어링 블록 아래에 집중되어 있는 경우, 선형 레일은 안내용으로 적합한 선택입니다. 높은 하중 용량 덕분에 무거운 하중도 쉽게 운반할 수 있으며, 선형 레일의 강성은 전체 시스템의 강성을 높이는 데 도움이 됩니다.

갠트리 로봇 - 갠트리의 가장 큰 특징은 두 개의 X축(때로는 두 개의 Y축과 두 개의 Z축)을 갖는다는 것입니다. 각 축은 일반적으로 단일 선형 레일을 포함하며 나사 또는 벨트 풀리 시스템으로 구동됩니다. 두 축(예: X축과 X'축)이 병렬로 작동하기 때문에 각 축에 선형 레일이 하나만 있어도 매우 우수한 모멘트 용량을 구현할 수 있습니다.

【듀얼 레일 적용】

높은 모멘트 하중이 작용하는 경우, 선형 레일을 쌍으로 사용하여 모멘트 하중을 베어링 블록에 작용하는 힘으로 분해할 수 있습니다. 이 구성에서는 구동 장치를 선형 레일 사이에 장착할 수 있어 전체 시스템을 매우 컴팩트하게 만들 수 있습니다. 이중 선형 레일 적용 분야는 다음과 같습니다.

선형 스테이지 - 스테이지는 일반적으로 매우 정밀한 시스템이므로 높은 이동 정확도와 최소한의 처짐이 매우 중요합니다. 하중이 스테이지 중앙에 집중되어 모멘트 하중이 거의 또는 전혀 없는 경우에도, 강성과 베어링 수명을 극대화하기 위해 이중 선형 레일을 사용하는 경우가 많습니다.

공작기계 - 스테이지와 마찬가지로 공작기계는 고품질 부품을 생산하기 위해 매우 높은 수준의 이동 정확도와 강성을 요구합니다. 두 개의 레일을 병렬로 사용하면(일반적으로 레일당 두 개의 베어링 블록을 사용함) 처짐을 최소화할 수 있습니다. 공작기계는 또한 매우 높은 하중을 받으므로, 네 개의 베어링 블록에 걸쳐 하중을 분산하면 베어링 수명을 극대화하는 데 도움이 됩니다.

직교 로봇 – 직교 로봇은 일반적으로 축당 하나의 선형 시스템만 사용하므로, 각 축이 높은 모멘트 하중을 견딜 수 있어야 합니다. 이러한 이유로 대부분의 직교 로봇 축은 두 개의 선형 가이드를 병렬로 통합한 선형 액추에이터로 구성됩니다.

로봇 이송 장치 - 6축 로봇은 다방향 도달 및 회전이 필요한 어플리케이션에 유연한 동작을 제공합니다. 하지만 로봇이 다른 스테이션이나 작업 영역으로 이동해야 하는 경우, 이중 레일 시스템은 "일곱 번째 축" 역할을 하여 전체 로봇을 새로운 위치로 이송할 수 있습니다. 이러한 어플리케이션에서 선형 레일의 중요한 이점은 여러 레일을 연결하여 매우 긴 이동 거리(종종 15m 이상)를 구현할 수 있다는 것입니다.

물론 선형 레일이 모든 용도에 완벽한 솔루션은 아닙니다. 예를 들어, 선형 레일은 일반적으로 비용 때문에 도어 가이드나 서랍 슬라이드와 같은 소비자용 용도에는 적합하지 않습니다. 또한, 선형 레일은 높은 이동 정확도의 이점을 얻을 뿐만 아니라 베어링 블록의 결합을 방지하여 수명 단축을 방지하기 위해 매우 정밀한 장착 표면이 필요합니다. 또한, 단부 지지만 가능한 선형 샤프트 시스템과 달리 선형 레일은 완전히 지지되어야 합니다. 즉, 선형 레일의 초기 비용이 일반적으로 원형 샤프트나 플레인 베어링 시스템보다 높을 뿐만 아니라, 준비 및 장착 비용도 더 높습니다.

선형 레일은 다른 베어링 유형보다 주행 특성이 덜 매끄럽거나 "노치(notchi)"처럼 느껴질 수 있습니다. 이는 하중을 전달하는 볼(또는 롤러)과 궤도 사이에 발생하는 접촉 때문입니다. 강성을 높이기 위해 종종 선형 레일 시스템에 예압을 가하면 베어링 블록이 레일을 따라 움직일 때 "노치" 같은 느낌이 더 심해질 수 있습니다. (이러한 느낌은 베어링에 하중이 가해지면 사라지지만, 그 느낌은 종종 그대로 유지됩니다.)

선형 레일의 하중 용량, 강성 또는 이동 정확도가 필요하지 않은 애플리케이션의 경우 원형 샤프트 시스템, 플레인 베어링 가이드 또는 교차 롤러 슬라이드와 같은 다른 선형 가이드가 적합하고 비용이 저렴할 수 있습니다.