1. 볼 스크루 방식 슬라이더 구조 액추에이터의 한계
볼 스크루를 사용하는 슬라이더 구조의 액추에이터는 스트로크가 길어지게 될 경우 볼 스크루의 편심에 의한 원심력이 발생해 고속 회전을 할 수 없게 된다. 이에 따라 해당 구조의 액추에이터는 일반적으로 스트로크가 일정 길이 이상일 경우 위험회전수* 이하로 회전수를 제약할 수밖에 없어 최고 속도가 줄어든다.
아이에이아이(IAI)에서는 이러한 한계를 극복하기 위해 ‘중간 서포트 가이드’라는 이름의 새로운 기구를 만들어냈다.
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* 위험회전수 위험 속도, 임계속도라고도 한다. 축이 고속으로 회전할 경우 편심에 의해 원심력이 발생하고 이로 인해 축이 휘는 현상이 발생한다. 일정속도(공진점)에 도달하면 원심력이 나사축의 강성저항력을 이겨내고, 이로 인해 발생하는 휨이 편심을 강하게 해 공진이 발생하며, 결국 축을 손상시켜 운동 불능 상태를 야기한다. 이에따라 볼 스크루는 공진점에 도달하는 위험회전수 이하로 사용해야 한다. |
2. 중간 서포트 가이드의 개념
볼 스크루를 사용하는 슬라이더 구조 액추에이터의 스트로크가 길어질 경우 볼 스크루의 편심에 의한 원심력이 발생하게 되는데, 이 편심으로 인해 고속 회전을 할 수 없다.
중간 서포트 가이드는 고속 회전 시 발생하는 원심력을 줄임으로써 긴 스트로크에서도 고속 회전이 가능하게 만드는 보조 기구이다.
사진. IA코리아
3. 중간 서포트 가이드의 종류
1) 노멀 타입 중간 서포트 가이드
노멀 타입 중간 서포트 가이드(사진. IA코리아)
노멀 타입(Normal Type) 중간 서포트 가이드는 슬라이더 양쪽에서 볼 스크루를 지지하는 서포트 유닛이 위치한 구조로, IAI의 ISA 계열 액추에이터에 적용되어 있다.
이 서포트 유닛은 슬라이드와 볼 스크루 끝단의 중간 위치에 있으며 고속 회전 시 발생하는 편심을 줄여준다.
각각의 서포트 유닛은 와이어로 연결되어 있는데, 와이어 한 쪽은 베이스의 스트로크 중앙부에 고정되고, 다른 한 쪽은 볼 스크루 서포터 유닛의 도르래에 걸쳐 슬라이더에 고정된다.
이 서포트 유닛은 슬라이더의 움직임에 따라 함께 움직이면서 항상 슬라이더와 볼 스크루 끝단의 중간에 위치하게 된다. 이러한 움직임은 일정한 거리로 고정된 연결봉에 결합된 서포트 유닛과, 이 서포트 유닛이 슬라이더 움직임에 따라 이동할 수 있도록 걸쳐진 와이어를 통해 가능하다.
각 서포트 유닛에 걸쳐진 와이어는 슬라이더 블록과 베이스에 고정되어 있어 슬라이더가 이동하게 되면 이 와이어의 힘으로 서포트 유닛이 구동한다.
노멀 타입 중간 서포트 가이드 모식도(사진. IA코리아)
2) EC 전용 중간 서포트 가이드
IAI의 EC 라인업에 적용되는 EC 전용 중간 서포트 가이드는 노멀 타입과 달리 와이어 대신 파이프 서포트라는 기구를 사용해 볼 스크루의 편심을 줄이는 구조이다. 와이어가 없는 구조이기 때문에 가로세움, 수직, 천장 설치 등 설치에 제약이 없는 것이 특징이다.
EC 전용 중간 서포트 가이드 모식도(사진. IA코리아)
EC 전용 중간 서포트 가이드는 노멀 타입과 마찬가지로 슬라이더 양쪽에 서포트 유닛이 장착된다. 와이어가 없기 때문에 슬라이더가 움직이면 가운데의 서포트 유닛과 접촉하게 되지만, 슬라이더와 서포트 유닛 사이의 쿠션이 접촉에 의한 충격을 저감시킨다.
중간 서포트 유닛이 항상 슬라이더와 볼 스크루 끝단에 위치하지 않는 구조이기 때문에 스트로크가 긴 경우(1,000㎜) 발생할 수 있는 편심에 대해서는 추가로 서포트 유닛을 배치해 보완한다.
두 개의 중간 서포트 유닛을 장착한 액추에이터(사진. IA코리아)
3) 신형(New Type) 중간 서포트 가이드
IAI는 노멀 타입과 EC 전용 중간 서포트 가이드 외에 새로운 타입의 중간 서포트 가이드를 개발, ISB 액추에이터 라인업에 적용했다.
신형 중간 서포트 가이드(왼쪽) 및 신형 중간 서포트 가이드 장착 모습(오른쪽)(사진. IA코리아)
이 신형 중간 서포트 가이드는 평상시에 볼 스크루를 중간에서 지지해 변형을 막아주는 역할을 하며, 작동 시 슬라이더가 서포트 유닛을 지나가야 할 때에는 해당 서포트 유닛이 아래로 내려가 슬라이더의 움직임을 원활하게 한다.
신형 중간 서포트 가이드 모식도(사진. IA코리아)
와이어가 없고 중간 서포터 유닛이 움직이지 않는 형태이기 때문에 구조적으로 단순하고, EC 전용 중간 서포트 가이드와 마찬가지로 설치 방식에 대한 제약이 없으며, 서포트 유닛의 교체 또한 간단하다.
필자
(주)아이에이코리아 황주하 부장
