전기기계식 액추에이터 설계자들이 하우징 내부에 전자 장치를 통합하기 시작했을 때, 이는 제어와 효율성 측면에서 이점을 제공하여 오랫동안 유압 실린더의 전유물이었던 응용 분야로의 진입을 가능하게 했습니다. 최근 전기 액추에이터를 새로운 응용 분야에 적용한 경험과 결합된 이러한 전자 장치는 이제 전기 액추에이터의 맞춤화를 더욱 쉽게 만드는 모듈형 설계 방식을 가능하게 하여, 유압식보다 더 많은 이점을 제공합니다.
모듈성의 도입: 운동 제어에
많은 다른 시장에서 모듈형 설계 접근 방식은 일반적입니다. 예를 들어, 정원 및 잔디 산업 시장에서는 일부 예초기가 기본 핸들, 모터 및 커넥터를 제공하며, 사용자는 이를 통해 낙엽 송풍기, 모서리 정리기기, 경작 노면 파쇄기 또는 원래의 트리머를 부착할 수 있습니다. 전자 산업에서는 애플의 앱 플랫폼이 수천 개의 새로운 생산성 및 엔터테인먼트 옵션을 창출했습니다. 전기 액추에이터 제조업체들은 이제 동일한 종류의 교환 가능한 기능을 제공하여 기계 설계자들이 유압식에서 전기 액추에이터로 전환할 이유를 더욱 많이 제공하고 있습니다.
전자 장치를 전기기계식 액추에이터에 추가한 것은 모듈성에서의 큰 혁신이었으며, 소프트웨어를 통해 제어, 분석, 진단 및 유압으로는 구현할 수 없는 다양한 기능을 제공할 수 있는 길을 열었습니다. 이러한 지능형 기능은 어댑터 및 배선 하네스와 같은 기타 맞춤형 구성 요소와 결합되어 액세서리, 하드웨어 및 소프트웨어를 추가하는 것이 더 쉽고 비용 효율적으로 만들어집니다. 전기 액추에이터의 핵심 모듈에 쉽게 추가할 수 있는 새로운 예로는 포스(force) 피드백, 로드 댐프닝(laod dampening) 및 매뉴얼 해제 및 오버라이드가 있습니다.
포스 피드백 추가하기
액추에이터가 받는 힘의 양을 아는 것은 제어 및 유지보수 등 여러 가지 이유로 사용자에게 중요합니다. 유압 시스템에 포스 피드백을 추가하는 것은 가능하지만 복잡합니다. 유압 기술 설계는 이미 많이 적용 되어 있으며, 변경하려면 많은 구성 요소를 재설계해야 하므로 즉각적인 응용 분야에만 관련이 있습니다. 전자 기기가 없으면 시스템 설계자는 펌프에서의 전류 변화로 압력을 계산하는 등 덜 정교한 측정 기술을 사용해야 합니다.
전통적인 전기기계식 액추에이터에 힘 피드백을 추가하는 것도 도전적입니다. 이러한 기능은 일반적으로 액추에이터를 처음부터 다시 설계해야 하는 경우가 많습니다. 제조업체는 기존 구조를 바탕으로 시작할 수 있지만, 크기, 형태 또는 기타 조정을 해야 할 수 있습니다. 설계자들이 맞춤형 솔루션을 얻게 되지만, 이 과정은 어렵고, 부품 비용이 더 비쌀 수 있으며, 솔루션이 다른 응용 분야에 쉽게 적용되기 어려울 수 있습니다.
스마트 액추에이터를 사용하면 미래의 적응성을 고려하여 설계하는 것이 훨씬 더 쉬워집니다. 스마트 액추에이터의 기술 중 약 80%는 여러 응용 분야에서 동일하게 적용 할수 있는 핵심 기술입니다. (그림 1) 주요 제조업체들은 이 핵심 기술을 포스 피드백 기능과 별도로 설계합니다. 예를 들어, 모터의 전류 소모에 의존하기보다는 압력을 더 정확하게 측정할 수 있는 장치인 변형 게이지를 활용합니다. 변형 게이지를 연결하는 것은 액추에이터와 제어 시스템 간에 몇 개의 전선을 꽂는 것으로 간단히 해결할 수 있으며, 유압 시스템에서 압력을 측정하기 위해 복잡한 구성 요소를 추가하는 것보다 훨씬 간단합니다
그림 1. 스마트 전동 액추에이터를 사용하면 배선, 설치 및 테스트하는 데 시간을 허비하는 대신, 포스 피드백과 같은 플러그 앤 플레이 제어 기능을 즉시 활용할 수 있습니다. (이미지 제공: Thomson Industries, Inc.)
로드 댐프닝
동일한 핵심 기술은 로드 댐프닝을 제공할 때도 변하지 않습니다. 충격 하중을 견디는 능력은 오랫동안 유압의 영역이었습니다. 유압유의 비압축성은 충격을 흡수하고 진동이 다른 시스템 구성 요소를 손상시키는 것을 방지합니다. 다행히도, 이제는 전기 액추에이터의 핵심 구조를 변경할 필요 없이 이 로드 댐프닝 장치를 추가할 수 있습니다.
댐프너는 액추에이터의 후면에 있는 어댑터에 부착할 수 있으며, 이로 인해 부품의 전체 길이와 무게가 추가됩니다 (그림 2). 이 장치는 충격을 흡수하는 와셔로 구성되어 있으며, 액추에이터의 하중 경로에서 에너지를 탄성적으로 변형하고 소산시킵니다. 액추에이터 익스텐션 튜브가 충격 하중에 받으면, 부착된 댐프너는 충격 하중의 방향에 따라 확장되거나 수축되며, 이후 원래 위치로 돌아갑니다.
그림 2. 댐프닝 옵션은 후면 어댑터와 하우징 사이에 장착되어 액추에이터가 충격 하중을 흡수할 수 있도록 합니다. (이미지 제공: Thomson Industries, Inc.)
주행 거리는 주로 충격 자체의 강도에 의존하지만, 하중 크기, 온도, 충격 하중 속도 및 장착 위치도 영향을 미칩니다. 댐프닝 어댑터는 볼 너트, 볼 스크류 및 추력 베어링을 포함한 추력 조립체의 다른 기계적 구성 요소에 포지티브의 충격 하중과 네거티브의 충격 하중이 작용하는 것을 방지합니다. 이는 액추에이터의 수명을 연장시켜, 많은 응용 분야에서 유압의 경쟁 우위를 제거합니다.
매뉴얼 브레이크 해제 및 오버라이드
핵심 기술에 브러시리스 모터가 포함될 경우, 이는 액추에이터 설계에서 점점 더 일반화되고 있으며, 표준 핵심 기술로 매뉴얼 브레이크 해제 및 오버라이드를 지원할 수 있습니다. 이러한 기능은 유압식보다 안전성, 유지보수, 및 에너지 절약의 이점을 제공합니다.
매뉴얼 브레이크 해제 모듈은 기계 구성 요소가 고장났거나 문제가 있을 때 수동으로 이동할 수 있도록 합니다. 이 모듈은 기계가 적용된 하중 및/또는 중력의 힘으로 이동할 수 있도록 하며, 움직임을 제어하는 데 도움을 주기 위해 전력 공급 장치나 배터리에 재생 전류를 제공합니다. (그림 3)
그림 3. 기계 부품이 막히거나 고장 나거나 불편한 위치에 있을 때, 전기 액추에이터를 수동으로 이동시켜 유지보수를 위한 접근이 가능한 위치로 조정할 수 있습니다. 매뉴얼 브레이크 해제 옵션은 고정 브레이크를 해제하여 익스텐션 튜브가 하중 및 중력의 도움을 받아 원하는 위치로 확장하거나 수축할 수 있게 합니다. (이미지 제공: Thomson Industries, Inc.)
이러한 기능은 브러시리스 모터를 사용하고 적응성을 고려하여 설계된 액추에이터에 쉽게 추가할 수 있습니다. 유압 시스템에서 이러한 이점을 얻는 것은 매우 어렵고, 종종 불가능합니다. 유압 시스템은 항상 전원이 켜져 있어야 하며, 지속적으로 에너지를 소모합니다. 유지보수를 위해 시스템을 중단할 방법이 없으며, 이는 응용 분야의 생산성을 저해할 수 있습니다.