이 기사에서는 구조적 지지 시스템, 유도 기술, 구동 기술 및 밀봉, 윤활 및 액세서리를 포함하여 선형 시스템 설계의 기본 사항을 설명합니다. 먼저 리드 스크류 드라이브, 볼 스크류 드라이브, 벨트 드라이브, 볼 가이드, 슬라이드 가이드 및 휠 가이드와 같은 다양한 기술의 장단점을 논의합니다. 그런 다음 이 기사에서는 자체 선형 시스템을 설계하고 구축하는 것과 표준 빌딩 블록으로 시스템을 구성하는 것의 장단점을 살펴보겠습니다. 마지막으로, 이 기사에서는 경제적인 표준 구성 요소를 기반으로 선형 시스템의 크기를 결정하고 선택하는 단계별 웹 기반 프로세스를 설명합니다.

선형 시스템의 빌딩 블록은 구조적 지지 시스템, 구동 시스템, 가이드 시스템, 씰링, 윤활 및 액세서리입니다. 구조적 지지 시스템의 주요 구성 요소는 일반적으로 최대 12미터 길이의 알루미늄 압출재입니다. 정확한 위치 지정이 필요한 용도에 맞게 베이스의 장착 표면을 가공할 수 있습니다. 정확도가 낮은 운송 유형 응용 분야의 기본 돌출은 일반적으로 가공되지 않습니다. 운송 응용 분야에 사용되는 베이스는 하중에 따른 굽힘 및 압출 공정 중 뒤틀림에 대한 저항에 최적화되어 있어 시스템이 끝 부분에서만 지지될 수 있습니다.

가이드의 주요 유형은 볼 가이드, 휠 가이드, 슬라이드 또는 프리즘 가이드입니다. 볼 가이드는 최대 38,000뉴턴(N)의 높은 탑재하중과 최대 27.60뉴턴미터(Nm)의 높은 모멘트 하중을 지원합니다. 볼 가이드의 다른 장점으로는 낮은 마찰과 높은 강성이 있습니다. 볼 가이드는 단일 또는 이중 레일 구성으로 제공됩니다. 볼 가이드의 약점은 상대적으로 높은 비용과 높은 소음 수준입니다. 휠 가이드의 주요 장점은 초당 최대 10미터(m/s)의 매우 빠른 속도로 작동할 수 있다는 것입니다. 휠 가이드는 또한 낮은 마찰과 매우 높은 강성을 제공합니다. 반면, 휠 가이드는 충격 하중에 대한 저항이 상대적으로 낮습니다. 슬라이드 가이드는 프로파일 표면에 직접 작동하는 프리즘 모양의 폴리머 부싱을 사용하여 매우 조용한 작동을 제공하고 높은 충격 하중을 견딜 수 있습니다. 슬라이드 가이드의 주요 장점은 오염된 환경에서도 작동할 수 있다는 것입니다. 슬라이드 가이드는 볼 또는 휠 가이드보다 속도와 하중 용량이 낮습니다.

가장 널리 사용되는 드라이브 기술은 볼 스크류 드라이브, 리드 스크류 드라이브 및 벨트 드라이브입니다. 볼 스크류 드라이브는 볼 스크류와 재순환 볼 베어링이 있는 볼 너트로 구성됩니다. 접지 및 사전 로드된 볼 스크류는 매우 높은 위치 정확도를 제공합니다. 볼 스크류의 하중은 다수의 볼 베어링에 분산되어 각 볼에 상대적으로 낮은 하중이 가해집니다. 그 결과 0.005mm의 높은 절대 정확도, 최대 40KN의 높은 추력 용량 및 높은 강성이 구현되었습니다. 절대 정확도는 예상 위치와 실제 위치 사이의 최대 오차로 정의됩니다. 볼 스크류 드라이브는 일반적으로 90%의 기계적 효율성을 제공하므로 더 높은 비용이 감소된 전력 요구 사항으로 상쇄되는 경우가 많습니다. 볼 스크류의 임계 속도는 스크류의 루트 직경, 비지지 길이 및 최종 지지 구성에 따라 결정됩니다. 볼 스크류 지지대를 사용하면 최대 12미터의 스트로크와 3,000rpm의 입력 속도까지 스크류 구동 장치를 사용할 수 있습니다. 리드 스크류 드라이브는 볼 스크류 드라이브의 절대 위치 정확도와 일치할 수 없지만 0.005mm의 뛰어난 반복성을 제공합니다. 반복성은 동일한 방향에서 동일한 속도 및 감속률로 접근할 때 작동 중에 위치 결정 시스템이 해당 위치로 돌아갈 수 있는 능력으로 정의됩니다. 리드 스크류 드라이브는 낮거나 중간 정도의 듀티 사이클 포지셔닝 애플리케이션에 사용되며 낮은 소음 수준에서 작동합니다. 벨트 드라이브는 최대 10m/s의 속도와 최대 40m/s2의 가속도를 갖춘 고속, 처리량이 많은 운송 애플리케이션에 사용됩니다. 가이드 시스템과 구동 시스템 모두 일반적으로 윤활이 필요합니다. 윤활 피팅에 쉽게 접근할 수 있어 예방적 유지 관리가 단순화됩니다. 한 가지 효과적인 접근 방식은 볼 스크류와 선형 베어링 시스템이 설치 중 및 주기적인 유지 관리 간격으로 윤활되는 네트워크에 공급되는 캐리지에 Zerk 피팅을 사용하는 것입니다. 프리즘 가이드 시스템은 유지보수가 필요 없습니다. 폴리머 고유의 윤활성 외에도 매 스트로크마다 윤활유를 보충하는 윤활 펠트 와이퍼가 있습니다. 씰링 기술은 많은 응용 분야에서 중요합니다. 자기 스트립 씰은 장력을 유지하기 위해 스프링이 장착된 스테인리스 스틸 자기 밴드로 구성됩니다. 두 끝은 시스템의 끝 플레이트에 고정되고 커버 밴드 또는 밀봉 스트립은 캐리지의 구멍을 통해 배선됩니다. 캐리지가 시스템 길이를 가로지르면 스트립이 자석에서 들어올려져 캐리지가 통과할 수 있습니다.

대체 밀봉 기술인 플라스틱 커버 밴드는 베이스 돌출부와 연동되는 호환 고무 스트립을 사용하여 지퍼백과 매우 유사하게 작동합니다. 짝을 이루는 '혀와 홈' 프로파일은 미립자의 유입을 방지하는 데 매우 효과적인 미로 밀봉을 생성합니다. 유연한 모터 마운트는 선형 시스템을 자동화된 어셈블리에 통합하는 것을 단순화합니다. 사용자는 표준 NEMA 모터 마운트를 요청하거나 해당 모터에 대한 마운트 정보를 제공하거나 모터 제조업체의 이름과 부품 번호를 제공할 수 있습니다. 하우징과 커플링은 고객 모터의 주요 특성(모터 플랜지의 볼트 크기 및 볼트 원 직경)과 일치하도록 일반 소재로 가공됩니다. 모터 파일럿 직경; 모터 샤프트 직경과 길이. 이를 통해 거의 모든 모터에 슬라이드를 수평, 수직, 경사 또는 반전으로 쉽게 장착할 수 있으며 정렬이 보장됩니다.

모든 드라이브 유형과 가이드 유형 조합이 적합한 것은 아닙니다. 실제 응용 분야에 사용되는 7가지 기술 그룹에는 리드 스크류 드라이브 및 볼 가이드, 리드 스크류 드라이브 및 슬라이드 가이드, 볼 스크류 드라이브 및 볼 가이드, 볼 스크류 드라이브 및 슬라이드 가이드, 벨트 드라이브 및 볼 가이드, 벨트 드라이브 및 슬라이드 가이드가 포함됩니다. , 벨트 구동 및 휠 가이드. 스파이더 다이어그램은 이러한 각 기술의 상대적인 강점과 약점을 보여줍니다. 볼 스크류 드라이브 및 볼 가이드 기술은 높은 반복성, 높은 강성 및 높은 힘과 모멘트를 처리하는 능력을 제공합니다. 이는 공작 기계에 기어 블랭크를 로드 및 언로드하는 데 사용되는 선형 시스템과 같이 높은 부하와 높은 듀티 사이클이 있는 정밀 포지셔닝 애플리케이션에 사용됩니다. 벨트 구동식 볼 유도식 장치는 탑재량이 많고 모멘트 하중이 높은 고속 및 가속 응용 분야용으로 설계되었습니다. 이 기술 그룹은 간격을 두고 끝에서 또는 간헐적으로 지원되는 애플리케이션에 적합합니다. 일반적인 응용 분야에는 캔 팔레타이징이 포함됩니다. 벨트 구동식 슬라이드 유도식 선형 시스템은 적당한 속도와 가속 기능을 제공합니다. 슬라이드 가이드는 충격 하중을 관리할 수 있지만 선형 속도가 다소 제한됩니다. 이 조합은 유지 관리가 덜 필요한 비용 효율적이고 소음이 적은 솔루션을 제공합니다. 자석 커버 밴드를 추가하면 이 솔루션은 판금 스프레이 처리 응용 분야와 같이 미립자 함량이 높고 세척 요구 사항이 있는 환경에 이상적입니다. 벨트 구동, 휠 유도 장치는 적절한 비용, 낮은 소음 및 상대적으로 낮은 유지 관리 요구 사항과 함께 높은 선형 속도 및 가속 기능을 제공합니다. 일반적인 응용 분야는 포장 및 충전 기계입니다.

만들까, 살까? 선형 시스템을 만들 것인지 구매할 것인지 고려할 때 선형 시스템을 설계하는 데 필요한 엔지니어링 시간과 전문 지식을 살펴보는 것이 중요합니다. 시스템 설계에는 선형 및 레이디얼 베어링 수명, 볼 스크류 수명, 볼 스크류의 임계 속도, 지지 프로파일의 편향, 윤활 선택, 커버 설계 등과 같은 엔지니어링 계산이 포함됩니다. 설계 시간이 단축되면 비용과 한계가 증가하고 기본 사항이 누락되지 않았는지 확인하기 위해 기본 엔지니어링이 여전히 필요하다는 단점이 있습니다. 선형 시스템을 구매할 때 표준 카탈로그 제품이 애플리케이션 요구 사항을 충족하지 못하는 경우가 있습니다. 이 경우 표준 제품이나 화이트 시트 디자인을 크게 수정하는 것이 가능한 대안입니다. 광범위한 제품과 엔지니어링 역량을 갖춘 파트너가 귀하와 협력하여 문제를 해결하는 동시에 시간과 비용을 절약하고 개발 주기를 가속화할 수 있습니다.