전동 실린더의 기본 원리는 구동 요소의 회전(원형) 운동을 직선(직선) 운동으로 변환하여 유용한 작업을 수행하는 것입니다. 전동 실린더 모델은 회전 운동을 제공하는 모터의 종류, 직선 운동을 제공하는 스크류 샤프트의 종류, 그리고 이 두 구성 요소를 결합하는 연결 방식에 따라 다양합니다.
전동 실린더는 적용 분야가 유사하여 공압 실린더와 자주 비교됩니다. 유압 실린더와도 비교 대상이 되기도 합니다. 이 세 가지 시스템은 각각의 특성에 따라 장단점이 있습니다. 사용자는 용도에 맞는 제품을 선택할 때 이러한 점들을 고려해야 합니다. 전동 액추에이터는 기계 제조, 자동차 및 자동차 관련 산업, 식품, 섬유, 포장, 의료 기기, 검사 장비, 로봇 및 전자 제품 분야에 사용됩니다. 전동 실린더는 다른 시스템과 달리 기계적 구조를 가지고 있습니다. 동력은 본체 내부에 위치한 스크류 샤프트를 통해 전달됩니다. 볼 스크류는 모터로부터 전달받은 회전 운동을 직선 운동으로 변환하여 동력을 발생시킵니다. 전동 실린더에 사용되는 기계 부품과 모터 종류에 따라 높은 위치 정밀도, 속도 제어 및 힘 제어가 가능합니다.

전기 실린더 구조

전기 실린더 구조는 기본적으로 3가지 주요 요소로 구성됩니다. 실린더 부분은 별도로 평가할 수 있지만, 일반적으로 엔진은 일체형으로 취급됩니다.

1. 실린더

실린더는 엔진에서 전달받은 회전 운동을 직선 운동으로 변환하여 동력을 전달하는 요소입니다. 사용되는 기계 제품에 따라 실린더의 최대 하중 용량, 위치 정밀도, 최대 속도, 최대 행정 길이는 달라집니다.

2. 모터 연결 어댑터

이것은 엔진의 동력을 실린더로 전달하는 메커니즘입니다. 실린더와 엔진 사이에 연결되어 있습니다. 용도에 따라 엔진은 실린더와 축 방향으로 또는 평행하게 장착될 수 있습니다.

3. 엔진

엔진은 실린더의 주요 동력원이며, 실린더에 움직임을 제공합니다. 전기 실린더는 서보 모터, 스텝 모터, DC 모터, AC 모터와 함께 사용할 수 있습니다.
서보 모터가 내장된 전동 실린더는 외부 장비 없이도 힘을 제어할 수 있습니다. 서보 모터가 장착된 전동 실린더를 사용하면 여러 위치에서 고정밀 위치 제어가 가능하며, 제어된 위치에 대한 피드백을 받을 수 있습니다. 또한, 작동 중에 전동 실린더의 속도와 가속도 값을 변경할 수 있습니다. 이 모든 동작은 PLC(프로그래밍 제어 모듈)를 통해 제어할 수 있습니다. 다른 유형의 모션 발생기의 경우, 이러한 동작들을 위해서는 외부 장비(센서, 선형 저울 등)를 추가해야 합니다.

전기 실린더의 특징

1. 전동 실린더를 이용한 위치 제어

전동 실린더를 사용하면 여러 위치에 정밀한 위치 제어가 가능합니다. 전동 실린더의 위치 제어 정확도는 사용되는 볼 스크류와 위치 판독 소자의 정밀도에 따라 달라집니다. 실린더는 엔진이 한 바퀴 회전할 때마다 볼 스크류의 스텝만큼 이동합니다. 이동이 멈추는 순간 실린더는 원하는 위치에 고정됩니다. 볼 스크류에 가해지는 이동량을 제어함으로써 실린더를 원하는 위치에 정확하게 위치시킬 수 있습니다.
전동 실린더에 볼 스크류 샤프트를 사용하면 0.02mm의 위치 정밀도를 달성할 수 있지만, 사다리꼴 샤프트를 사용하면 이 값은 약 0.1mm 수준에 머무릅니다. 원하는 위치 정밀도를 얻으려면 위치 판독 소자(인코더, 선형 스케일 등)를 적절하게 선택해야 합니다.
서보 모터가 통합된 전동 실린더를 사용하면 외부 요소 없이 위치 정보를 읽을 수 있습니다. 이 정보는 처리 및 분석이 가능합니다. 실린더는 첫 번째 위치에서 잠시 대기한 후 두 번째 위치로 이동합니다. 위치 수는 두 개에 국한되지 않고 늘릴 수 있습니다.
내부에 위치 판독 소자가 없는 모터와 함께 전동 실린더를 사용하는 경우, 위치 제어를 위해 외부 장비가 필요합니다. 외부 장비에서 수신한 위치 정보를 이용하여 실린더의 움직임을 제어함으로써 위치를 제어할 수 있습니다.

2. 전기 실린더를 이용한 속도 제어

전동 실린더의 속도는 볼 스크류의 피치와 모터 속도에 따라 달라집니다. 속도는 볼 스크류의 회전수를 변경하여 제어할 수 있으며, 작동 중에 모터 속도를 조절하여 속도를 변경할 수도 있습니다. 적용 분야에 따라 가속도를 조정하면 시간 손실을 최소화할 수 있습니다. 실린더는 낮은 속도로 첫 번째 위치에 도달한 후, 일정 시간이 지나면 더 빠른 속도로 두 번째 위치에 도달합니다.

3. 전기 실린더 가속 제어

전기 실린더에 내장된 모터의 가속 및 감속 값을 변경함으로써 실린더의 가속도를 제어할 수 있습니다. 이는 실린더가 과부하 상태에서 위험한 출발 및 정지를 하는 것을 방지합니다. 빠른 사이클 시간이 요구되는 응용 분야에서는 빠른 출발 및 정지를 조정하여 원하는 사이클 시간을 달성할 수 있습니다. 실린더는 다양한 가속 값에 따라 특정 속도에 도달합니다.

4. 전동 실린더를 이용한 힘 제어

전기 실린더가 가하는 힘은 사용되는 엔진 출력과 실린더의 기계적 구조에 따라 달라집니다. 실린더의 힘은 엔진 출력을 제어함으로써 조절할 수 있습니다. 현재 전기 실린더를 사용하여 300kN의 힘을 얻을 수 있습니다.
통합 서보 모터가 장착된 전동 실린더의 모터 토크 모드를 이용하여 힘을 제어할 수 있습니다. 실린더는 특정 힘에 의해 구속되어 일정한 상태를 유지합니다. 힘과 위치 정보를 읽어 처리 및 분석할 수 있습니다. 힘 정보의 감도에 따라 힘 센서를 사용해야 할 수도 있습니다. 전동 실린더에서 토크 모드 없이 모터를 사용할 경우, 힘 센서를 통해 해당 정보를 얻을 수 있습니다.

전동 실린더는 첨단 기술 발전과 4차 산업혁명의 산물 중 하나입니다. 높은 사이클 수를 자랑하는 스마트 시스템의 보급 확대로 동일 기계에서 다양한 제품을 생산할 수 있게 되었고, 운영 비용 또한 낮아짐에 따라 전동 실린더에 대한 수요가 증가하고 있습니다. 유압식 실린더에 비해 여러 가지 장점을 제공하는 전동 실린더는 향후 유압식 실린더를 상당 부분 대체할 것으로 예상됩니다. 전동 실린더는 다른 시스템과 분리되어 있으며 기계적인 구조를 가지고 있습니다. 본체 내부에 위치한 스크류 샤프트가 구동력을 제공합니다. 볼 스크류는 모터로부터 전달받은 회전 운동을 직선 운동으로 변환하여 동력을 전달합니다. 전동 실린더에 사용되는 기계 부품과 엔진 종류에 따라 높은 위치 정밀도, 속도 제어 및 힘 제어가 가능합니다. 전동 실린더는 사용자에게 다양한 이점을 제공할 뿐만 아니라 환경 친화적인 제품입니다. 오늘날 가장 중요한 책임 중 하나인 에너지 효율성 측면에서 전동 실린더는 다른 시스템에 비해 매우 효율적입니다. 동일한 조건, 부하 및 속도로 2000시간 동안 테스트한 결과, 전기 실린더는 에너지 소비 측면에서 공압 실린더보다 11배 더 효율적인 것으로 나타났습니다.