선형 액추에이터의 경우 속도, 정밀도 및 크기로 인해 전기 기계 장치가 공압식 액추에이터보다 더 많이 선택되고 있습니다.

최근 몇 년 동안 공장 자동화 장비에 전기봉형 액추에이터를 더 많이 사용하고 공압식 액추에이터를 더 적게 사용하라는 공장 및 회사 관리자의 요구가 더욱 커졌습니다. 이러한 전환을 촉진하는 몇 가지 요인이 있지만 가장 중요한 요인은 다음과 같은 요구 사항이 증가하는 것입니다.

• 더 높은 정밀도가 가능한 전기 기계식 액추에이터로 기계 성능을 향상시키세요.
• 공압식 액츄에이터와 동일한 추력을 전달하는 데 약 1/4의 공간만 필요한 전기 기계식 액츄에이터를 사용하여 장비 크기를 줄입니다.
• 전기 기계식 액추에이터에는 압력을 유지하면서 연중무휴로 작동하는 공기 압축기가 필요하지 않으므로 에너지를 보다 효율적으로 활용합니다.
• 전기 기계식 액추에이터는 더 적은 구성 요소를 사용하고, 압축기가 필요하지 않으며, 공기 누출이 발생하지 않으므로 유지 관리 및 총 소유 비용이 절감됩니다.

공압식 액추에이터를 전기 기계식 액추에이터로 교체하기로 결정한 후 다음 단계는 여러 브랜드 중에서 올바른 전기 기계식 액추에이터를 선택하는 것입니다. 기본 추력 사양은 유사할 수 있지만 수명 주기 성능, 유지 관리성 및 환경 저항 영역에는 상당한 차이가 있습니다.

일반적으로 볼스크류의 직경이 클수록 추력 잠재력이 커집니다. 그러나 이를 위해서는 스러스트 베어링과 확장 튜브, 내부 볼 너트, 베어링 하우징 및 와이퍼 하우징을 포함한 모든 고정 지점의 적절한 결합이 필요합니다. 그렇지 않으면 추력이 증가하면 시스템 수명이 희생됩니다. 부하를 감당하기에는 너무 약한 구성 요소는 훨씬 빨리 마모되거나 심지어 손상될 수도 있습니다.

각각 16mm 볼 나사가 장착되고 750N의 추력을 제공하는 두 개의 액추에이터가 있을 수 있으며, 예를 들어 하나는 이동 수명이 2,000km이고 다른 하나는 이동 거리가 8,000km일 수 있습니다. 차이점은 볼 스크류와 기타 구성 요소가 서로 얼마나 잘 결합되어 있는지에 있습니다.

또한 비용 및 설치 공간과 관련된 더 큰 볼 스크류 직경으로 인해 볼 스크류와 기타 구성 요소를 적절하게 결합하면 두 가지 모두가 줄어듭니다. 3,200N의 힘에 대한 애플리케이션 요구 사항을 충족하기 위해 한 공급업체는 직경 20mm의 볼 나사를 사용할 수 있고, 적절하게 결합된 구성 요소를 갖춘 다른 공급업체는 직경 12mm 나사를 사용하여 동일한 추력을 달성할 수 있습니다. 따라서 후자의 볼 스크류는 성능 저하 없이 소형화될 수 있습니다.

볼 스크류를 다른 구성 요소와 적절하게 결합하는 것은 액추에이터의 수명에 큰 영향을 미치며, 캐리어 설계와 결합하면 두 가지 요소가 정밀도와 부하 용량에 가장 큰 영향을 미칩니다. 액추에이터 설계의 또 다른 목표는 방사형 및 측면 자유 유격을 줄이는 것입니다. 이에 영향을 미치는 요소는 캐리어 본체의 직경, 접촉 표면적 및 지지대 사용입니다. 예를 들어, 더 큰 캐리어 본체는 측면 하중 상황에서 표면 접촉 면적을 최대화하여 더 큰 외부 방사형 하중을 지원합니다. 전동 액추에이터의 측면 부하 기능은 공압식 또는 유압식 액추에이터로는 달성할 수 없는 수준으로 성능, 정밀도 및 소형성을 향상시킵니다.

표면적을 최대화하면 반경 방향 및 측면 하중 용량이 향상되지만 반드시 안정성에 도움이 되는 것은 아닙니다. 이 문제는 높은 다리를 홈이 있는 채널(위 이미지의 3개)에 고정하여 해결되는 경우가 많습니다. 이러한 지지 다리는 소음을 증가시키고 마모를 유발할 수 있는 진동을 줄여줍니다. 대부분의 디자인은 이러한 능선을 한두 개 사용하여 약간의 유격을 제거하지만 시간이 지남에 따라 시스템이 마모되기 시작하면 딸깍거리는 소리가 발생할 수 있습니다. 그러나 두 개가 아닌 네 개의 다리를 사용하면 마모와 소음이 줄어들고 더욱 효과적이고 내구성이 뛰어난 회전 방지 보호 기능을 제공합니다. 또한 추가 다리는 달라붙지 않는 복귀 동작을 보장하여 마모로 인한 플레이를 더욱 줄여줍니다.

또한 이러한 캐리어 다리를 바깥쪽으로 구부리면 방사형 예압이 생성되어 스러스트 튜브의 유격이 줄어듭니다. 또한 캐리어 본체와 볼 너트를 중앙에 배치하므로 캐리어를 돌출부에 끼울 필요가 없으며 장치 수명 동안 마모가 보상됩니다. 모든 것을 정렬 상태로 유지하면 일관된 유휴 토크를 위해 액추에이터를 보정해야 하는 횟수가 줄어듭니다.

마모를 줄이고 소음을 줄이려면 정밀한 공차가 중요합니다. 그러나 공극이 전혀 없으면 액추에이터가 고속으로 작동할 때 압력이 증가합니다. 이로 인해 과열이 발생하고 윤활 문제 및 기타 내구성 문제가 발생합니다. 이 문제를 해결하려면 캐리어 다리의 수형 주요 기능 중 두 개를 나머지 두 개보다 낮게 만드십시오. 이것이 바로 Thomson이 많은 액추에이터에 사용하는 접근 방식입니다. 이는 압력이 쌓이는 것을 방지할 만큼 충분한 간격을 제공합니다. 위 이미지에서 볼 수 있듯이 캐리어 다리에 직각으로 위치한 두 개의 남성 주요 특징은 나머지 두 개보다 낮습니다.

유지 관리성

유지 관리의 용이성은 수명주기 성능에 영향을 미치고 생산성 이점에 기여합니다. 전기 기계식 액추에이터는 윤활 및 모터 핸들링이 다릅니다. 대부분의 액추에이터는 윤활을 위해 부품을 60~70% 정도 부분적으로 노출시키기 위해 수축됩니다. 기술자는 캡을 제거하고 윤활이 필요한 부품을 찾아 그리스를 추가하며 이 과정을 반복해야 할 수도 있습니다.

그러나 더 나은 접근 방식은 튜브를 완전히 확장하거나 축소하여 모든 구성 요소가 노출되도록 하는 것입니다. 이를 통해 회사는 자동화된 윤활을 사용할 수 있습니다. 또한 윤활 니플을 사용하면 캡을 제거할 필요가 없어 유지 관리가 더욱 단순화됩니다.

모터를 기계식 액추에이터와 결합하는 데 필요한 시간을 없애면 유지 관리 속도도 빨라질 수 있습니다. 일반적으로 모터를 병렬 구성으로 장착하는 데는 20~25분이 소요됩니다. 모터가 장착되면 기술자는 다양한 도구를 사용하여 적절한 벨트 장력과 정렬을 위해 모터를 조정해야 합니다. 이를 위해서는 최소한 12단계가 필요합니다.

그러나 액추에이터가 사전 조립된 병렬 솔루션과 함께 제공되는 경우 조립 중에 벨트에 미리 장력을 가할 수 있으므로 다단계 장력 조정이 필요하지 않습니다. 모터를 볼트로 고정하고 3단계만으로 사용할 수 있습니다. 인라인 장착의 경우 사전 조립된 솔루션의 이점은 비슷하지만 극적이지는 않습니다.

또한 스트래들 마운트 베어링을 사용하면 정렬 불량의 위험이 제거됩니다. 또한 방사형 하중으로부터 모터 샤프트를 보호하여 소음을 줄이고 액추에이터 수명을 더욱 연장합니다.

환경 저항

전기 기계식 액추에이터는 가혹한 조건, 환경 및 빈번한 고압 세척을 견딜 수 있는 능력이 다릅니다. 이는 외부 프로필, 재료 선택 및 밀봉 방법에 따라 다릅니다.

표면이 매끄러운 프로파일은 홈이 있는 표면보다 깨끗합니다. 먼지와 액체가 쌓이지 않기 때문입니다. 따라서 자주 세척해야 하는 열악한 환경에 더 적합합니다. 하지만 외관이 미려하다는 단점이 있을 수 있습니다. 센서 부착이 필요한 응용 분야에 사용되는 경우 센서를 부착하려면 추가 플라스틱 추가 기능이 필요할 수 있습니다.

환경 저항성은 연장 튜브의 재료 구성에 따라 달라집니다. 대부분의 시스템은 크롬강을 사용하지만 열악한 환경에서는 스테인리스강이 훨씬 더 나은 선택입니다.

환경에 대한 저항성을 나타내는 주요 지표는 IP(Ingress Protection) 코드입니다. 예를 들어, IP 등급 65는 장치가 방진 기능을 갖추고 있으며 식품 및 음료 산업 세척 작업에서 볼 수 있는 모든 방향의 저압 물 분사로부터 보호된다는 것을 의미합니다. 소수의 전동 액추에이터만이 이 등급을 충족하지만 부식성 환경에서는 매우 중요합니다. IP 등급 54는 튀는 물에 대한 일부 보호 기능을 제공하고 먼지에 대한 100% 미만의 보호 기능을 제공하므로 일부 세척 용도에는 허용되지만 압력이 관련된 경우에는 허용되지 않습니다. 선형 액추에이터에서 일반적으로 사용되는 IP 등급 40은 먼지나 액체에 대한 보호 기능이 없음을 의미합니다.

더 높은 IP 등급은 주로 더 나은 씰을 사용하는 데 달려 있습니다. 예를 들어 Thomson은 전기 기계식 액추에이터에서 모터 마운트를 포함한 모든 구획을 밀봉합니다. 모든 개스킷은 밀봉되어야 하며 장착 플레이트에서 멈추는 대신 모터까지 완전히 뒤로 확장되어야 합니다.

차세대 모션 제어

생산성 향상, 전환 시간 단축, 신뢰성 향상, 에너지 절약 향상, 유지 관리 및 운영 비용 절감에 대한 시장 요구가 증가함에 따라 점점 더 많은 설계자와 최종 사용자가 공압식 액추에이터 대신 전기 기계식 액추에이터로 전환하고 있습니다. 정교한 모션 제어가 필요한 기계의 경우 전기 기계식 액추에이터가 사실상 유일한 대안입니다. 그러나 간단한 선형 모션 작업의 경우에도 모션 제어 설계자와 사용자는 유지 관리가 적거나 간편하고 에너지 절약이 증가하며 작동이 더 깔끔해지기 때문에 전기 작동을 선호합니다.

다양한 브랜드의 전동 액추에이터를 주의 깊게 비교하면 훨씬 더 큰 이점을 얻을 수 있습니다. 항상 주장된 시스템 수명 및 공간 요구 사항의 맥락에서 "하중 운반 능력"을 해석하십시오. 이러한 영역에는 실질적인 장단점이 있습니다. 캐리어 설계는 정밀도는 물론 측면 및 회전 하중 지지 기능에도 영향을 미치므로 캐리어가 채널에 고정되는 방식과 가이드 장치의 모양 및 크기에 세심한 주의를 기울이십시오.

더 나은 그립감을 위해 곡선을 이룰 수 있는 지지 다리 및 다리 디자인과 같은 개선된 메커니즘과 부품은 정확성과 마모를 향상시킵니다. 적절한 외부 프로파일, 재료 선택 및 밀봉 전략은 환경 저항의 핵심 요소입니다. 더 부드러운 프로파일, 스테인리스 스틸 소재, 더 높은 IP 등급이 가장 뛰어난 보호 기능을 제공하는 경향이 있습니다.