고전 물리학에서는 네 가지 기본 운동 유형을 선형, 회전, 왕복, 진동으로 정의합니다. 이러한 운동이 기계 장치에 적용되면, 이러한 자연스러운 물리적 거동이 운동으로 변환됩니다. 이 힘이나 동력은 장비나 기계를 구동하는 일종의 출력 운동을 생성하는 데 사용됩니다. 산업 자동화에서는 이러한 다양한 유형의 운동 시스템을 사용하는 다양한 장비가 사용되며, 일반적으로 회전 운동이나 선형 운동이지만, 때로는 두 가지가 결합된 운동도 사용됩니다.

선형 운동

선형 운동은 가장 단순하고 기본적인 운동 형태로, 한 방향으로 자세를 바꾸는 것이 특징입니다. 직선으로 걷거나, 수영하거나, 달리는 사람이나 직선 트랙을 주행하는 차량과 같은 기계 물체를 떠올려 보세요. 선형 운동 시스템은 단일 축을 따라 하중을 이동시키는 메커니즘을 기반으로 합니다. 공압에서는 선형 모터, 슬라이드, 액추에이터, 또는 볼 스크류 어셈블리와 같은 장치에 의해 하중이 직선으로 구동됩니다. 이러한 유형의 운동 시스템은 자재 취급, CNC 가공, 포장, 팔레타이징, 로봇 공학과 같은 분야에서 가장 흔히 볼 수 있습니다.

선형 구동의 유형

다양한 구동 기술은 선형 운동을 사용하며 각각 고유한 장점이 있습니다.

1. 선형 모터직접적인 직선 운동을 생성합니다. 고속으로 빠르게 가속할 수 있으며 기계적 변환이 필요하지 않습니다. 픽앤플레이스(Pick-and-Place) 애플리케이션에 매우 적합합니다.

2. 선형 가이드롤러 또는 레일 가이드와 같은 가이드는 마찰이 적고 부드러운 직선 운동을 제공합니다. 이러한 가이드는 자동화 및 공작 기계에서 무거운 하중을 지지하는 데 자주 사용됩니다.

3. 볼스크류회전 운동을 직선 운동으로 변환합니다. 매우 정밀하고 효율적이며, 로봇 공학 및 CNC 기계와 같은 응용 분야에서 많이 사용됩니다.

4. 랙 앤 피니언 시스템톱니 기어를 사용하여 회전 운동을 직선 운동으로 변환하여 높은 힘과 긴 이동 거리를 제공합니다. 이러한 유형의 드라이브는 갠트리 시스템 및 대형 기계에서 찾아볼 수 있습니다.

회전 운동

회전 운동의 가장 기본적인 형태는 바퀴입니다. 바퀴는 중심축이나 회전축을 중심으로 어느 방향으로든 회전하거나 회전합니다. 이러한 운동은 토네이도나 지구의 자전처럼 스스로 생성될 수 있지만, 자동화 시스템에서는 회전 액추에이터, 기어 구동 시스템 또는 회전 테이블에 의해 생성됩니다.

회전 액추에이터는 원의 일부 각도 또는 완전한 연속 회전 반경 내에서 동력을 생성합니다. 회전 운동 시스템을 사용하는 응용 분야로는 바람, 물 또는 증기로부터 에너지를 생성하는 터빈, 공작 기계 스핀들, 드릴링 또는 연삭 공구, 로봇 조인트, 인덱싱 테이블 등이 있습니다.

회전 구동의 유형

회전 장치는 수동, 전기, 유체 기반(유압 또는 공압) 등 동력이나 에너지원에 따라 분류됩니다.

1. 수동 구동기어 시스템(일반적으로 수동 휠)을 사용하여 회전 운동을 생성하며, 이 휠은 기어를 통해 회전 에너지를 구동 요소로 전달합니다. 기계적 토크는 큰 하중을 옮기는 데 필요한 힘을 줄여줍니다.

2. 전기 회전 구동 장치일반적으로 기어 시스템을 제어하는 ​​모터로 구동됩니다. 기어는 일반적으로 가역적이며 각 회전이나 진동을 생성할 수 있습니다. 전기 컨트롤러는 모터로 공급되는 입력 전류를 조절하여 가속도와 속도를 조절할 수 있습니다.

3. 유체 기반 회전 구동압축 공기나 유체를 사용하여 운동을 생성합니다. 랙 앤 피니언 기어, 베인이나 다이어프램에 압력을 가하는 방법, 또는 스카치 요크라고 하는 피스톤과 회전 커플링 시스템을 사용하는 방법 등 여러 가지 방법이 있습니다.

조합 모션 시스템

더 복잡한 작업은 여러 동작 유형, 특히 선형 및 회전 동작의 조합으로 시스템을 구성합니다. 이러한 동작 유형은 픽앤플레이스 작업이나 로봇 공학과 같은 분야에서 다양한 유형의 로봇과 일부 로봇 팔에 사용됩니다. 또한 다축 동작 제어 및 복잡한 전자 프로그래밍 솔루션의 기술적 발전도 확인할 수 있습니다.

결합 모션 드라이브

복합 모션 드라이브로 정확한 동작을 구현하기 위한 주요 솔루션으로는 기어, 벨트 드라이브, 리드 스크류가 있습니다. 각 솔루션은 반복성, 위치 결정 속도, 정밀도, 비용 등 고유한 강점과 약점을 가지고 있습니다.

1. 기어기어는 톱니를 연결하여 토크를 전달하는 기계 장치입니다. 기어 메커니즘의 톱니는 다른 기어 또는 구동 장치의 호환되는 톱니 부분과 맞물려 회전력을 생성합니다. 기어는 일반적으로 톱니가 있는 원형이지만, 기어 휠의 내경에 톱니를 배치할 수도 있습니다. 이러한 설계는 일반적으로 공간과 무게가 중요한 응용 분야에 사용되며 높은 수준의 토크 및 속도 제어를 제공합니다. 두 개 이상의 맞물린 기어는 일반적으로 모터나 엔진으로 구동되는 회전 운동을 전달하는 기어열로 순차적으로 작동할 수도 있습니다.

2. 벨트 드라이브일반적으로 한 쌍의 풀리를 연결하는 유연한 원형 밴드 또는 벨트로 구성됩니다. 모터로 구동되며, 순환 운동을 통해 한 곳에서 다른 곳으로 회전력을 전달합니다. 벨트 구동은 기어보다 가볍고, 조용하며, 저렴하고, 작동 효율이 높아 장거리 이동이 필요한 분야에 매우 유용합니다. 벨트 구동의 가장 일반적인 응용 분야는 컨베이어 시스템과 엔진용 캠 벨트입니다.

3. 볼스크류처럼,리드 스크류 또는 파워 스크류는 나사나 너트의 회전 운동을 선형 운동으로 변환합니다. 리드 스크류와 너트는 나선형 나사산 설계를 사용하여 운동을 변환하기 때문에 변환 스크류라고도 합니다. 다양한 크기와 값으로 제공되므로 나사가 한 바퀴 회전할 때 얼마나 많은 운동이 발생하는지 확인할 수 있습니다. 따라서 디스크 리더 헤드처럼 높은 정밀도와 속도를 요구하는 드라이브나 벤치 바이스처럼 낮은 속도와 높은 토크를 요구하는 드라이브 모두에 ​​적합합니다. 리드 스크류는 높은 하중 전달이나 정밀한 동작이 필요한 분야에도 적합하며, 취미 기계 및 로봇 공학에 널리 사용됩니다.

어떤 유형의 모션을 선택해야 할까요?

어떤 유형의 모션 시스템을 사용할지는 주로 애플리케이션과 작업 환경에 따라 달라집니다. 공간이나 이동 거리는 얼마나 됩니까? 고려해야 할 다른 요소로는 필요한 정밀도와 속도, 그리고 작업 수행에 필요한 힘 등이 있습니다. 선형, 회전 또는 복합 모션 시스템을 선택하는 데는 복잡한 계산이 필요할 수 있습니다. 궁금한 점이 있거나 도움이 필요하시면 언제든지 FUYU Motion의 전문가에게 문의하세요.