리니어 액츄에이터의 종류

Jensen의 기본 설계에서 다양한 액추에이터가 개발되었습니다. 최초의 전기 리니어 액츄에이터의 개념은 다양한 장비 및 생산 방법에 맞게 조정되었습니다. 리니어 액추에이터의 가장 일반적인 형태는 기계 또는 전기 기계, 유압, 공압 및 압전입니다.

 

1. 기계식 또는 전기식 리니어 액츄에이터

기계식 또는 전기 기계식 리니어 액추에이터는 회전 운동을 선형으로 변환하는 기본 기능을 수행하며 일반적으로 리니어 액추에이터에서 발견되는 유형 중 하나 (나사, 휠 및 핸들 또는 캠)를 사용하여 변환을 수행합니다. 기계식 리니어 액추에이터는 AC 또는 DC 모터에서 에너지를 얻습니다.

 

 

 

기계식 리니어 액추에이터의 나사 유형에는 볼 스크류, 롤러 스크류 또는 다른 형태의 스크류 설계가 포함됩니다. 회전하는 스크류형 샤프트는 직선으로 구동되며 고정자 어셈블리는 원하는 방향으로 샤프트를 회전시킵니다.

 

휠 및 핸들 버전은 샤프트에 부착된 벨트, 체인, 랙 또는 케이블을 사용합니다.  리니어 액추에이터의 이 모양은 보통 방위, 캠 롤러 가이드 및 재순환 방위를 포함하는 가이드 기계장치의 몇몇 다른 유형을 이용하며  고속으로 작동하고 긴 스트로크를 가지고 있기 때문에 일반적으로 하우징에 둘러싸여 있습니다.

 

캠 버전은 직선 운동을 생성하기 위해 회전하는 편심 모양의 휠을 사용하고 생성된 추력은 샤프트를 이동합니다. 이러한 유형의 직선 운동은 자동차에서 찾을 수 있습니다.

 

 

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2. 전기 실린더

전기 실린더는 공압 또는 유압식 리니어 액추에이터보다 더 정확하고 작업 효율적이며 설치가 쉽고 수명이 더 길며 정밀한 포지셔닝 포인트가 있는 유체 모션 제어의 이점을 제공하며 정밀 공차가 필요한 응용 분야에 이상적입니다.

 

전기 실린더 리니어 액추에이터의 에너지 및 비용 효율성은 향상된 제어, 유연성 및 다중 위치 기능을 수행하는 능력을 갖출 수 있습니다. 밸브는 슬라이딩 로드로 열리고 닫히고 핀치, 앵글, 다이어프램, 게이트 및 글로브 타입 밸브는 볼, 리드 또는 ACME의 스크류 어셈블리 드라이브와 함께 사용됩니다.

 

전기 실린더 리니어 액추에이터에 사용되는 드라이브 유형에는 직접, 기어드 또는 벨트가 포함됩니다. 모터는 나사 어셈블리가 있는 가이드 실린더의 상단 또는 하우징 측면에 연결할 수 있습니다. 다양한 모터는 브러시 DC, 스테퍼 또는 브러시리스 서보 모터가 될 수 있습니다.

 

 

 

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3. DC 액추에이터

DC 액추에이터는 전기 직류(DC) 에너지를 기계적 에너지로 변환하여 직선 운동을 생성하는 장치입니다. DC 에너지는 에너지 흐름의 두 가지 주요 유형 중 하나이며 다른 하나는 교류(AC) 에너지입니다

 

. DC는 전기의 단방향 흐름이고 AC는 특정 주파수에서 전기 흐름을 앞뒤로 진동시킵니다. 훨씬 간단한 에너지원인 DC는 대부분 저전압 응용 분야에 사용되며 AC 전류에서 얻거나 인버터 또는 모터 발전기 세트를 사용하여 AC 전류로 변경할 수 있습니다.

 

DC 액추에이터의 주요 부품은 알루미늄, 아연 또는 강철과 같은 금속으로 만들어진 DC 모터, 나사 막대 및 하우징입니다. DC 모터는 브러시 또는 브러시리스가 가능하며 브러시 DC 모터는 영구 자석 고정자와 권선 철심 전기자, 기계식 브러시가 있는 정류자로 구성됩니다. 브러시는 전원을 전기자 또는 자기장을 통해 움직임으로부터 전압을 유도하는 회전 코일에 연결하는 역할을 하지만 브러시는 마모로 인해 서비스 수명을 단축시킵니다.

 

4. 전동 액추에이터

전동 액추에이터는 전기 에너지를 기계적 에너지로 변환하여 직선 운동을 생성하는 장치입니다. 이 유형의 리니어 액추에이터는 일반적으로 외부 전원의 결과로 움직이는 밸브에 부착됩니다. 필요한 전력 수준은 단상 또는 3상 AC 또는 DC 모터와 다양한 기어를 사용하여 달성됩니다.

 

전동 액추에이터는 회전식과 선형의 두 가지 유형으로 나뉩니다. 전동 로터리 액츄에이터를 선택할 때 고려해야 할 중요한 요소에는 액츄에이터 토크와 동작 범위가 포함됩니다. 전동 리니어 액추에이터를 선택할 때 고려해야 할 중요한 요소에는 회전 수, 작동력 및 밸브 스템 스트로크 길이가 포함됩니다.

 

 

 

 

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5. 전동 리니어 액츄에이터

전동 리니어 액츄에이터는 전기 에너지를 기계적 에너지로 변환하여 직선 운동을 생성하는 장치입니다. 이 리니어 액추에이터 종류는 일반적으로 외부 소스에 의해 구동되는 밸브에 부착됩니다. 일반적으로 단상 또는 3상 AC 또는 DC 모터는 전기 리니어 액추에이터의 작동 메커니즘입니다.

 

대부분의 전동 리니어 액추에이터는 동일한 기본 구성 요소로 구성됩니다. 이러한 구성 요소에는 많은 경우 전기 모터, 나사, 너트 및 기어가 포함됩니다. 전동 액추에이터에서 너트는 나사를 따라 회전할 때 전기 에너지를 기계적 에너지로 변환하는 것을 가능하게 합니다. 버터플라이, 볼 및 플러그 밸브를 사용하여 전기 로터리 액추에이터가 열림에서 닫힘으로 회전합니다.

 

6. 랙 & 피니언 액추에이터

랙 앤 피니언 액추에이터에는 다른 형태의 랙 앤 피니언과 마찬가지로 두 개의 기어가 있으며, 여기서 원형 기어인 피니언은 랙으로 알려진 하나 또는 두 개의 선형 기어의 톱니와 맞물립니다. 랙 앤 피니언 액추에이터의 프로세스에는 선형 랙 기어에 연결된 피스톤의 사용이 포함됩니다. 액추에이터가 작동하기 시작하면 피니언, 피스톤 및 랙이 함께 작동하여 직선 운동을 제공합니다.

 

압축 공기가 랙 앤 피니언 액추에이터에 공급되면 피스톤이 직선 운동으로 움직이고 피니언 기어에 의해 회전 운동으로 변환됩니다. 피니언 기어가 회전함에 따라 밸브 스템이 열리거나 닫힙니다. 공기 압력이 해제되면 피스톤이 원래 위치로 돌아가고 피니언 기어의 운동이 반전됩니다.

 

랙 앤 피니언 액츄에이터의 직선 운동으로 쿼터 턴 볼, 버터플라이 및 볼 밸브를 제어할 수 있습니다. 컴팩트한 디자인으로 유지 보수가 필요 없는 위치에 쉽게 설치할 수 있으며 고효율 장치를 배치할 필요가 없습니다. 랙 및 피니언 액추에이터는 하루에 단일 사이클 또는 수백 사이클에 대해 걱정 없는 작동을 제공합니다. 랙 앤 피니언 액추에이터의 인기는 매우 저렴한 비용으로 긴 수명주기입니다. 직선 운동은 응용 프로그램의 필요에 따라 시계 방향 또는 시계 반대 방향이 될 수 있습니다.

 

 

 

 

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7. 컴팩트 리니어 액츄에이터

소형 리니어 액추에이터는 공간이 제한된 응용 분야를 위해 설계되었으며 슬림한 유선형 모양을 가지고 있지만 3500N의 미는 힘과 2000N의 당기는 힘을 가진 더 큰 액추에이터와 동일한 부하 용량을 가지고 있습니다. 컴팩트 한 디자인 외에도 컴팩트 한 리니어 액추에이터는 소음 계수가 낮아 인기가 있으며, 이는 엄격한 제한된 응용 분야에서 매우 바람직합니다. 크기와 모양에 관계없이 높은 정적 인장력을 견딜 수 있습니다.

 

소형 리니어 액추에이터의 일반적인 용도는 가혹하고 적대적이며 스트레스가 많은 환경입니다. 고속 및 고하중을 제공하며 조건에 관계없이 탄력성과 긴 수명을 보장하기 위해 단단히 밀봉되어 있습니다. 소형 리니어 액추에이터의 크기는 산업, 의료 및 연구 응용 분야에 사용할 수 있도록 매우 다재다능합니다. 또한 컴팩트한 리니어 액추에이터의 크기가 작기 때문에 여러 액추에이터가 동시에 작동할 수 있도록 쌓을 수 있습니다.

 

소형 리니어 액추에이터는 약 6g의 질량과 6mm의 두께를 가지며 최대 1000mm/s의 속도와 50Hz 스트로크 주파수를 제공합니다. 로드 이동 길이는 5mm에서 300mm 사이이므로 다양한 용도에 삽입할 수 있습니다. 소형 리니어 액추에이터의 정확성과 크기는 휠체어, 치료 의자 및 의료용 리프트에 사용하기에 이상적입니다.

 

8. 유압 리니어 액츄에이터

유압 리니어 액추에이터에는 실린더, 피스톤 및 피스톤에 불균형 압력을 가하는 비압축성 액체가 있는 유압 모터의 공통 요소가 있습니다. 많은 양의 힘이 필요한 경우 유압 액추에이터가 일반적인 선택입니다.

유압 리니어 액추에이터의 기계적 에너지는 최대 에너지가 필요한 응용 분야에 사용됩니다. 수많은 재료를 들어 올리는 기계에는 리프팅 메커니즘에 리니어 액추에이터가 있습니다. 무거운 물건을 들어 올리거나 큰 자재를 이동해야 하는 곳이면 장비에 유압 리니어 액추에이터가 있을 가능성이 매우 높습니다.

 

유압 리니어 액추에이터의 유체는 동력을 얻는 방법이며 유체의 양을 변경하여 액추에이터의 움직임을 제어할 수 있습니다. 이 기능을 위해 다양한 형태의 오일이 설계되었습니다.

모든 리니어 액츄에이터와 마찬가지로 유압식 리니어 액츄에이터는 우수한 정확도와 신뢰성을 가지고 있습니다. 민첩하고 적응력이 뛰어나기 때문에 기계의 부속물을 밀고 당기는 팔의 움직임을 모방하도록 설계할 수 있습니다.

 

 

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9. 로터리 액츄에이터

로터리 액츄에이터는 고정된 아크를 통해 출력 샤프트를 회전시켜 진동 동력을 생성하는 작고 간단하며 효율적인 리니어 액추에이터입니다. 제한된 공간과 간단한 장착이 필요하며 어느 방향으로든 높은 순간 토크를 생성할 수 있습니다. 로터리 액츄에이터는 들어 올리기, 내리기, 열기, 닫기, 인덱싱 및 이동 전달에 사용됩니다.

 

로터리 액츄에이터를 구동하는 다양한 형태의 에너지에는 유압, 공압 및 전기가 포함됩니다. 유압 로터리 액츄에이터는 종종 조향 또는 유압 실린더 또는 모터의 대안으로 사용됩니다. 공압 로터리 액추에이터는 일반적으로 자재 취급, 제품 조립, 테스트 및 품질 관리, 포장, 용접, 기계 적재 및 하역 응용 분야에 사용됩니다.

 

마지막으로, 전기 로터리 액추에이터의 경우 자동차 파워 록 시스템, 농업용 비료 살포기 및 풍력 터빈 건설을 포함한 광범위한 응용 분야가 있습니다.

 

 

 

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10. 12V 리니어 액츄에이터

12볼트 리니어 액추에이터는 12볼트의 직류를 사용하여 느린 선형 기계적 동작을 생성합니다. 12볼트 액추에이터의 장점에는 높은 전력 수준, 내구성 및 신뢰성이며 새로운 디자인으로 공간 효율성이 높아졌으며 고급 하드웨어가 포함되어 있습니다.

 

12볼트 리니어 액추에이터는 일반 볼트와 유사한 나선형 나사산으로 리드 스크류를 회전시킵니다. 리드 스크류는 리드 스크류와 함께 회전하지 않는 리드 너트에 나사산이 있으며 리드 스크류가 회전하면 너트가 나사산을 따라 구동하고 너트의 회전 방향은 리드 스크류의 회전에 따라 달라집니다. 너트에 연결된 연결 장치는 모션을 선형 변위로 변환합니다.

 

대부분의 12볼트 리니어 액추에이터는 견고한 회전률, 높은 회전 메커니즘으로 제작되거나 두 기능을 모두 포함합니다. 그들은 힘이나 높은 회전 속도보다는 정확성과 움직임 해상도를 위해 제작되었습니다. 대부분은 버터플라이 밸브 또는 댐퍼에 장착됩니다.

 

11. 볼 스크류 액츄에이터

볼 스크류 액츄에이터 또는 드라이브 스크류는 볼 스크류와 볼 너트 조합을 사용하여 회전 운동을 기계적 에너지로 변환하여 기계적 직선 운동을 생성하며 엄격한 제조 공차와 볼 베어링의 압축성 부족으로 인해 매우 정확하고 정밀합니다.

 

내구성이 뛰어난 볼 스크류 액추에이터는 저부하 및 고속에서 작동하는 경우 5,000km의 수명 또는 고하중 및 속도에서 3,000km의 수명을 가질 수 있습니다. 액추에이터의 속도는 피치에 의해 결정되며 스크류 리드는 스크류 피치에 나사산 수를 곱한 값으로, 스크류 회전당 볼 너트의 선형 이동을 결정합니다. 스크류 피치가 더 높은 볼 스크류 액추에이터는 주어진 스크류 rpm당 너트에 더 높은 축 방향 이동을 제공하는 반면, 스크류 리드가 낮은 액추에이터는 더 큰 선형 추력을 생성합니다.

 

볼 스크류 리니어 액츄에이터는 볼 스크류, 재순환 볼 베어링 트레인, 볼 너트 및 볼 스크류의 끝에 부착되고 지지되지 않는 하중에 부착되는 커버 튜브 또는 하우징으로 구성됩니다. 볼 베어링은 벨트, 직접 또는 웜 기어 드라이브를 사용하여 특정 나선 각도로 축 방향으로 이동하는 볼 너트 내부에서 절단되는 반대 방향의 경화 로드 트랙 또는 홈으로 이동합니다.

 

볼 스크류 리니어 액츄에이터는 항공 및 미사일 생산뿐만 아니라 의료 및 실험실 장비에도 사용되며 혈액 분리 장치 및 투석 기계의 펌프에서 찾을 수 있습니다. 모터의 토크를 추력으로 변환하고 더 높은 동적 부하를 처리할 수 있습니다.

 

 

 

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12. 미니어처 리니어 액츄에이터

미니어처, 마이크로 또는 미니 리니어 액추에이터는 모션 제어 시스템의 일부로 사용되며 컴퓨터로 제어됩니다. 150mm(5인치)에서 1500mm(59인치) 크기의 작은 부피와 스트로크를 가지고 있어 컴팩트하고 설치가 편리합니다.

 

소형 리니어 액추에이터의 스트로크는 1인치 미만이며 10mm에서 59인치 또는 1500mm. 표준 크기이지만 특수 용도를 위해 맞춤형 버전을 제조할 수 있습니다. 10mm 버전은 장난감 제조에 사용되었습니다.

 

소형 리니어 액추에이터의 하중 추력은 10 뉴턴 또는 2.25 lb에서 6000 뉴턴 또는 1349 lb 사이입니다. 산업용 버전은 15,000뉴턴 또는 3,372lb까지 올라갈 수 있습니다. 모터는 3단 기어를 구동하고 샤프트를 밀기 위해 더 큰 기어를 구동하는 중간 기어를 구동하는 작은 기어로 시작합니다. 공압 및 유압 버전도 있습니다.

 

제어 시스템은 소형 리니어 액추에이터를 사용하여 물체를 이동하거나 제어합니다. 소형 리니어 액추에이터를 사용하는 산업은 로봇 공학 및 의료 용도에서 자동차 및 항공 우주에 이르기까지 다양합니다.

 

 

 

 

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13. 압전 액추에이터

압전 액추에이터는 전기 신호를 물리적 변위로 변환합니다. 압전 재료는 전압과 같은 힘이 가해지면 치수가 변하므로 이러한 액추에이터는 정확한 위치 지정이 필요한 응용 분야에 유용합니다. 열과 전력이 거의 방출되지 않기 때문에 정밀 과학 기기 및 초음파 기계에 이상적입니다.

 

크리스탈을 충분히 세게 짜면 전기를 생산할 수 있으며 반대로 수정에 전기를 보내면 스스로 압착되어 전기를 생산합니다. 보다 기술적인 용어로, 전압이 크리스탈의 측면으로 보내지면 크리스탈이 배터리 형태로 변경되는 전기적 스트레스를 받습니다.

 

압전 액추에이터의 경우 전기 압력을 생성하여 모든 형태의 재료에 반응하여 재료의 균형이 재조정되고 변형됩니다.

움직이는 부품이 최소화되고 디자인이 단순하며 윤활이 필요 없고 신뢰성이 높기 때문에 압전 액추에이터는 카메라 렌즈, 마이크 및 초음파 장비의 정밀한 움직임에 적합합니다. 그들은 마모나 열화를 경험하지 않고 무수히 작동할 수 있습니다. 응답 시간은 움직이는 물체의 관성과 전자 드라이버의 출력에 의해서만 제한됩니다.

 

14. 공압 액추에이터

공압 리니어 액추에이터는 유압 액추에이터와 동일한 원리로 작동하지만 유체 대신 공기 압력을 사용하여 피스톤을 움직입니다. 공압 리니어 액츄에이터의 경우 피스톤은 실린더에 포함되어 있으며 실린더 벽에 대해 단단한 밀봉을 형성 할만큼 충분히 큽니다. 압축 공기가 실린더 하우징에 들어가면 피스톤이 위쪽으로 움직여야 합니다.

 

공압 리니어 액츄에이터에 가해지는 힘의 양은 피스톤의 크기와 압축 가스의 압력에 따라 다르며 피스톤에 가해지는 압력을 높이면 액추에이터의 강도가 증가합니다. 프로세스는 매우 깨끗하고 간단하며 효율적이고 신속하게 완료됩니다.

 

공압 리니어 액추에이터는 자기력에 민감하지 않기 때문에 마이크로칩 및 전기 부품 생산에 사용할 수 있습니다. 극심한 온도 변화를 수반하는 조건에 적응할 수 있으며 -40°F에서 250°F의 온도 범위에서 작동할 수 있습니다. 자기 간섭을 일으키지 않기 때문에 폭발성이나 가연성 가능성이 없습니다.

 

 

 

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15. 서보 리니어 액츄에이터

서보 리니어 액추에이터에는 액추에이터 상태를 지속적으로 모니터링하여 원하는 결과를 실제 결과와 비교하는 서보 컨트롤러가 포함되어 있습니다. 차이가 확인되면 액추에이터가 활성화되어 불일치를 수정합니다. 원격 제어 및 자동화 작업에 사용됩니다.

 

서보 리니어 액츄에이터는 스위치를 켜거나 렌즈의 위치와 초점을 변경하는 액츄에이터를 제어하는 작업을 완료하며 조정은 움직이는 수많은 재료에 대해 인치의 분수로 매우 미세할 수 있습니다. 

 

서보 리니어 액츄에이터의 특성으로 인해 고급 자동화, 로봇 제어, 빔 조향 응용 분야, 원격 제어 차량, 해양 응용 분야 및 항공 우주 생산에 적용할 수 있습니다. 제조의 기술 발전으로 서보 리니어 액추에이터가 더 널리 사용되고 필수품이 되고 있습니다.

 

16. 밸브 리니어 액츄에이터

밸브 리니어 액추에이터는 밸브를 열고 닫도록 설계되었습니다. 과거에는 밸브를 열고 닫는 사람이 필요했지만 리니어 액추에이터를 사용하면 공압, 유압 또는 전기 리니어 액추에이터 시스템을 사용하여 동일한 작업을 원격으로 수행 할 수 있습니다. 액추에이터는 더 빠르게 반응하고 유량을 조절하여 밸브를 자동으로 닫거나 열 수 있습니다.

 

리니어 밸브의 유형은 다른 작업에서 볼 수 있는 것과 동일하며 글로브, 게이트 및 핀치를 포함합니다. 글로브 밸브에는 개구부에 대해 압축하는 디스크가 있으며  열면 흐름이 계속되고  닫히면 흐름이 중지됩니다.

 

게이트 밸브는 리프트 앤 드롭 게이트와 같은 기능을 말하며 상승되면 흐름이 있고  다운되면 흐름이 멈춥니다. 핀치 밸브는 매체가 들어있는 파이프를 압착하여 흐름을 멈춥니다.