엑슬라(Exlar)는 “산업의 중요한 응용 분야를 위한 최고의 액추에이터“라는 비전을 바탕으로 제품을 개발하고 공급합니다. 엑슬라 제품의 가장 큰 특징은 롤러 스크류(Roller Screw) 기술로 컴팩트한 액추에이터의 기반이 됩니다. 롤러 스크류는 서보 모터(Servo Motor)의 로터(Rotor)와 통합되어 회전 토크를 선형 힘과 운동으로 전환합니다.
롤러 스크류 액추에이터 장점
일반적으로 볼 스크류(Ball Screw)의 접촉점 수는 볼 크기에 따라 제한됩니다. 엑슬라의 롤러 스크류는 유사힌 크기의 볼 스크류보다 훨씬 더 많은 접촉점을 제공합니다. 롤러 스크류는 접촉점이 더 많기 때문에 더 큰 부하를 감당하고, 향상된 강성을 갖습니다.
롤러 스크류의 부하 용량은 볼 스크류보다 2~3배 더 높아, 예상 서비스 수명은 최대 15배까지 길어질 수 있습니다. 그래서 롤러 스크류 액추에이터는 연속 작동이 필요한 까다로운 응용 사례에 이상적인 선택이 됩니다. 또한 작은 크기로도 필요한 부하 용량을 충족하는 설계가 가능한 장점이 있습니다. 기존의 유압 또는 공압 시스템을 변경해야 할 때 이상적인 대안입니다.
최근 몇 년 동안 산업에서는 지속가능성(Sustainability)을 중요한 의제로 삼고 있습니다. 이런 관점에서 현장의 장비는 경제적이고, 깨끗하며, 효율적으로 작동되어야 합니다. 전동 실린더는 에너지 효율적이며, 유압 작동유 누출 우려도 없어 환경적인 장점도 있습니다. 그래서 전동 실린더(전동 액추에이터)는 유압 실린더(유압 액추에이터)의 훌륭한 대안이 됩니다.
전동 실린더를 유압 실린더 대신 선택하는 이유는?
유압 액추에이터는 몇 가지 장점이 있습니다. 높은 출력 밀도, 저렴한 부품 비용, 적당히 높은 강성, 고속 회전 등 특성으로 여러 산업 현장에서 사용됩니다.
그러나 유압 실린더는 특정 상황에서 단점을 노출합니다. 추가적인 튜닝 장비가 없다면, 정확성과 반복성은 적당한 수준에 머무릅니다. 또, 유압 펌프와 배관을 사용하기 때문에 설치가 어렵고 유지 보수도 필요합니다. 즉, 설치 비용이 높고, 에너지 효율이 낮으며, 환경에 미치는 영향이 크고, 확장성과 모듈성이 제한적입니다. 그래서 전동 실린더는 더 나은 해결책이 됩니다.
전동 실린더 사용 시 장점은?
전동 실린더는 높은 회전 속도와 출력을 제공하고, 다양한 부하 조건에 유연하게 대응할 수 있고, 쉽게 프로그래밍할 수 있습니다. 또, 전동 실린더는 정확도, 반복성, 효율성이 높고, 설치가 용이하며, 유지 보수가 거의 필요 없고, 환경 친화적입니다.
유압 시스템을 사용하지 않기 때문에, 오일 누출, 오일 오염의 위험에서 벗어날 수 있고, 작업자의 안전을 개선할 수 있습니다.
전동 실린더의 다른 환경적 장점은 아래와 같습니다.
- 높은 에너지 효율성 / 낮은 에너지 소비
- 조용한 작동 / 낮은 소음 수준
- 대기 시 전력 소모 거의 없음 (유압 시스템은 대기 중에도 상당한 에너지 소모)
- 유압 작동유 폐기 필요 없음 (유압시스템은 정상적인 유지보수, 수리 시 유압 작동유 폐기)
- 전동 실린더는 무독성 솔루션 (특히 식음료 산업)
전동 실린더 도입 시 고려 사항은?
유압 실린더를 전동 실린더로 전환할 때 고민해야 할 포인트가 있습니다. 시스템에 유압 실린더가 두 개 이상인 경우, 시스템을 일괄로 바꾸는 것이 단계별로 전환하는 방식보다 용이합니다. 만일 가혹한 부하 조건이라면, 범퍼를 고려하거나, 운동 프로필을 조정하여 충격 부하와 높은 진동을 경감시켜야 합니다.
시스템 전환의 첫 단계는 새로운 액추에이터의 크기를 적절히 선정하는 일입니다. 실제 스트로크(이동 거리)를 측정하고, 전동 실린더 장착 방법을 고려해야 합니다. 시스템에 요구되는 힘은 피스톤 직경에 펌프 압력을 곱해서 구합니다. 전동 실린더의 기술 사양은 측정한 힘과 계산한 힘을 비교해서 선정합니다.
엔지니어는 속도(확장/수축에 필요한 측정 시간), 분당 · 시간당 · 일당 사이클 수, 액추에이터가 가동되는 교대 근무 수 또는 주당 일수 그리고 온도, 먼지, 위험 조건 같은 작동 환경을 알아야 합니다.
전동 실린더가 공정 개선에 기여한 부분은?
전동 실린더는 회전형 서보 모터와 롤러 스크류가 결합된 구성입니다. 롤러 스크류는 회전 운동을 선형 운동으로 또는 그 반대로 변환하는 역할을 합니다.
이런 구성이 전동 실린더의 몇 가지 중요한 장점으로 이어집니다.
- 볼 스크류보다 접촉점이 더 많아, 가해지는 힘은 더 넓은 면적으로 분산되어, 응력 수준은 낮아지고 수명은 길어집니다.
- 롤러 스크류는 상당한 힘이 필요한 응용 분야에서 더 높은 회전/선형 속도가 가능합니다. 고속 회전시 진동과 소음이 적습니다.
- 롤러 스크류는 부하 용량이 커서 볼 스크류보다 더 작고 가벼운 패키지를 만들 수 있습니다.
- 최신 전동 실린더는 롤러 스크류와 서보 모터를 하나의 유닛으로 통합하여, 구성 부품 수를 줄이고, 무게와 크기를 최적화합니다.
서보 모터와 롤러 스크류를 통합하고, 피드백 장치가 있는 브러시리스 모터의 발전으로 더 높은 정확도와 반복성이 가능해 졌습니다.
전통적인 전동 실린더는 단상 또는 3상 유도 모터를 사용합니다. 이 경우, 액추에이터가 방향을 바꾸거나, 시작 및 중지해야 할 때 모터 온도 상승으로 작동이 제한되어 듀티 사이클(Duty Cycle)도 제한된다는 점입니다. 연속 듀티 사이클 브러시리스 모터와 롤러 스크류를 함께 사용하면 이 문제는 해결됩니다. 피드백 장치를 사용하면 액추에이터 출력 단의 위치와 속도를 매우 정밀하게 제어할 수 있습니다.
전동 실린더가 활약 중인 산업은?
많은 산업에서 리니어(Linear) 전동 실린더가 활약하고 있습니다.
예를 들어 자동차 산업, 식음료 가공 산업 등에서 용접 장비, 프레스 분야, 음료 주입, 냉동블록 작업 등에 사용됩니다. 오일앤가스 산업에서는 환경적 장점과 유연하고 정확한 제어 성능 덕분에 유압 및 공압 실린더를 대체합니다. 유압 및 공압은 모두 누출 가능성이 있어 위험한 상황이 발생될 수 있습니다. 전동 실린더는 이러한 모든 문제를 해결하는 데 점점 더 많이 사용되고 있습니다.
자동차 공장의 현장 솔루션 동영상에는 FTX, GTX, GTW 및 TTX 액추에이터를 보여줍니다. 이러한 전동 실린더가 전 세계 공장에서 용접 건 작동, 분배, 프레싱 및 조립 공정에 어떻게 도움이 될 수 있는지 보여줍니다.
식음료 및 포장 분야 동영상에서는 분배, 슬라이싱 및 포장 기계에 사용되는 TTX, FTX, KX 및 GTF 액추에이터를 볼 수 있습니다.
맥파이온은 전동 실린더 솔루션으로 고객사의 성공과 기술 혁신을 제공할 것입니다. 맥파이온이 함께하겠습니다. 연락 주십시오.
