리니어 액츄에이터의 모멘트 하중 계산 방법

Jul 08, 2023

실제 장비로는 전동액추에이터 및 실린더의 장비조건과 구동조건이 다양하므로 모든 작동조건을 설명하기는 매우 어렵습니다.

작성자 | 오리엔탈모터

전동 리니어 액츄에이터는 리니어 메커니즘과 전동기가 결합된 제품으로, 사전 조립 시 설계가 간편하고 설치 시간이 단축되며 품질이 우수합니다.

액츄에이터가 작동하는 동안에는 중력뿐만 아니라 부하의 가감속으로 인해 모멘트 하중이 발생하게 됩니다. 모멘트 하중이 액추에이터를 손상시킬 수 있으므로 사양 범위 내에 있는지 확인하는 것이 중요합니다. 그러나 선형 액추에이터의 모멘트 하중을 계산하는 것은 복잡하고 시간이 많이 걸릴 수 있습니다.

본 논문에서는 간단한 방법으로 모멘트 하중을 계산하는 방법을 설명하고 액츄에이터 선택을 더 쉽게 만듭니다.

모터를 선형 기계 부품과 결합함으로써 전기 선형 액추에이터는 장비 설계, 설치 및 조정 시간을 단축하여 설계 엔지니어에게 이점을 제공합니다(그림 1 참조).

전동 리니어 액츄에이터 작동 시 하중에 가해지는 중력과 하중의 가속도에 의해 모멘트 하중이 발생합니다. 모멘트 하중은 액츄에이터의 수명에 큰 영향을 미치기 때문에 액츄에이터 사양 이내인지 확인하는 것이 중요합니다. 그러나 전동 선형 액추에이터의 모멘트 하중을 계산하는 것은 일반적으로 선형 액추에이터의 경우 설치 방향과 동작이 고려되기 때문에 복잡하고 시간이 많이 걸릴 수 있습니다.

그림 2는 선형 액추에이터 선택 흐름을 보여줍니다. 먼저 리니어 액츄에이터의 크기와 운반 가능한 질량을 확인합니다. 다음으로, 위치 결정 시간을 확인하여 요구 위치 결정 시간에 맞는 동작 조건을 판단합니다. 마지막으로 액츄에이터에 가해지는 모멘트가 허용범위 이내인지 확인합니다.

EAS 시리즈를 예로 들어 전동 리니어 액츄에이터의 구조를 그림 3에 나타내었습니다. 또한 그림 4에 단면 구조를 나타냅니다.

테이블에 가해지는 하중과 모멘트 하중은 모두 가이드 레일과 가이드 블록으로 구성된 리니어 가이드에 의해 지지됩니다. 이러한 하중은 리니어 가이드의 수명에 영향을 미치므로 선택 과정에서 고려하는 것이 중요합니다.

전동 리니어 액츄에이터에 적용되는 모멘트는 다음 섹션에서 설명됩니다.

그림 5에서 보는 바와 같이 전동 리니어 액츄에이터의 테이블 중심에서 운반하중의 무게중심이 돌출되면 테이블 중심으로부터 모멘트가 지지점으로 작용하게 된다. 전동 리니어 액츄에이터에 가해지는 모멘트는 다음 식으로 구할 수 있습니다.

이 시점부터 이 기사에서는 중력 가속도를 9.807m/s2로 간주합니다.

전동 리니어 액츄에이터에 가해지는 모멘트의 방향은 피칭 방향, 요잉 방향, 롤링 방향의 세 가지입니다(그림 6 참조). 모멘트 지지점은 리니어 액츄에이터의 밑면(설치면)과 테이블 중앙에 있습니다.

전동 리니어 액츄에이터에 작용하는 모멘트의 방향은 부하의 설치 상태 및 액츄에이터 자체의 설치 방향에 따라 달라질 수 있습니다. 그림 7은 동일한 부하의 설치 조건에서 액츄에이터의 설치 방향이 변경될 때 모멘트의 방향이 어떻게 변하는 지 보여줍니다.

정지된 리니어 액츄에이터에 가해지는 모멘트를 정적 모멘트라고 합니다. 리니어 액츄에이터의 정적 허용 모멘트의 허용값을 정적 허용 모멘트라고 하며, 리니어 가이드와 테이블의 기계적 강도계수에 따라 결정됩니다. 리니어 액츄에이터가 정지한 상태에서 외력이 작용하는 경우, 정적 모멘트가 각 방향의 허용 범위 내에 있는지 확인할 필요가 있습니다.