높은 가속도 서보모터에 적합한 Lapp-고성능 서보 케이블

Lapp Group

자동화된 생산 기계에서, 모선 축의 빠른 가감속은 생산성을 향상시킨다. 기계 제작자가 새로운 저관성 모터를 채택하기 시작한 것은 놀라운 일이 아니다. 기존 서보모터가 3g 미만인데 반해, 이것의 최대 가속도는 5g까지 나온다.

새로운 모터로 애플리케이션의 최대 작동 속도에 더 빨리 도달할 수 있으며, 최고 속도까지 상승/감소하는 사이클 타임은 줄어든다. 예를 들어, CNC 애플리케이션을 평가한 결과, 5g의 가속도 향상으로 스핀이 12,000rpm의 작동 속도에 도달하는 시간은 약 2.5초 단축되었다. 결과적으로, 스핀 효율이 54% 이상 향상되어 전체 기계 효율도 증가했다. 사이클 타임이 짧은 다양한 다른 애플리케이션은 모터 가속도 향상으로 다음과 같은 이점을 얻을 수 있다.

• 포장 라인
• 플라스틱과 섬유 기계
• 로봇과 자재 취급 시스템
• 레이저 커팅 머신

그렇다면 가속도는 케이블과 어떤 관련이 있을까? 경험으로, 5g는 서보 케이블의 티핑 포인트(tipping point)이다. 가속도가 5g나 그 이상인 경우, 기존의 서보 케이블은 작업 수명이 크게 단축될 만큼 높은 힘을 낸다. 급격한 감속도 마찬가지다.

높은 가속도 서보모터로의 전환은 현재 초기 단계다. 모션 제어 애플리케이션의 대부분은 여전히 5g 미만의 가속도로 로터리에 의존한다. 그러나 고속 주행 로터리 모터와 리니어 모터는 기계 제작 업체의 생산성 향상을 위해 더욱 발전하고 있다.

Lapp 엔지니어들은 케이블 트랙이나 빠르게 움직이는 기계 부품들 사이에서 사용할 새로운 종류의 서보 케이블을 개발하여, 미래의 높은 가속도 모션 컨트롤 애플리케이션을 준비한다. 재킷에서 단열재, 도체에 이르기까지 모든 케이블이 5g에서 긴 수명을 유지하는 데 최적화되었다. 설계 세부 사항 중 일부는 특허받았다. 새로운 종류의 서보 케이블에 대한 기대 사항은 아래와 같다.

가속도를 위한 설계

새로운 Lapp OLFLEX^? SERVO FD 796 CP와 같은 높은 가속도 케이블은 기존과 비교하여 두 가지 중요한 설계 차이점이 있다.

• 스트레스를 견디기 위한 더 큰 강성. 높은 가속도 케이블은 좀 더 뻣뻣해질 필요가 있다. 예를 들어, FD 796 CP는 서보 케이블에 일반적으로 사용되는 TPE나 PVC 절연재보다 약간 더 뻣뻣한 폴리프로필렌 절연재를 사용한다. 강성이 향상되면 높은 가속도와 감속도를 받는 케이블에서 발생하는 추가적인 응력에 더 잘 견딘다.

• 케이블 질량을 줄이기 위해 최적화되었다. 높은 가속도 케이블이 받는 힘을 제한하기 위해 최대한 가벼워야 한다. FD 796 CP는 최적화된 재료와 구조를 사용한다. 예를 들어, 비중이 1.4인 PVC보다 질량 밀도 이점이 0.96인 폴리프로필렌 절연재를 사용한다. 동시에, 폴리프로필렌은 PVC의 4에 비해 약 2.4의 유리한 유전 상수(dielectric constant)를 유지한다. 케이블의 질량은 제조 공정에서 기인한다. 최적화된 압출 공정으로 추 중량 감소 시 벽 두께의 변화를 최소화한다. 최적화된 벽 두께는 여전히 UL 요구 사항과 일치하지만 낮은 커패시턴스를 초래하여 구리 선의 누설 전류를 제한한다.

SERVO FD 796 CP는 Lapp의 새로운 고속 가속 장치 중 첫 번째 케이블이다. 그러나 이것이 끝이 아니다. OLFLEX? SERVO 796 P라는 비차폐 버전(unshielded version)은 FD 796 CP의 제어 쌍(control pairs)과 주석 도금된 구리 선을 제거했다. 높은 가속도 케이블 라인업에는 OLFLEX CHAIN 896 P라는 비차폐 전원 회로 케이블과 OLFLEX SERVO FD 798 CP라는 인코더-리졸버 신호 케이블이 있다.

생산성에 초점을 맞춘 모션 제어 시스템이 다이얼 온 가속(dial on acceleration)을 높이면 케이블을 지정하는 방식도 개선해야 한다. 굴곡 반경과 속도, 굴곡 수명, 작동 환경과 같은 일반적인 선택 기준 외에도, 서보 케이블이 가속에 의한 힘을 견디는지도 평가할 필요성이 점차 커지고 있다.

현재 제공되는 높은 가속도 케이블

처음부터 높은 가속도를 위해 설계된 최초의 Lapp 서보 케이블은 OLFLEX? SERVO FD 796 CP이다. 이 제품은 특별 등급 6의 구리 스트랜딩과 폴리프로필렌 절연제, 부직포 포장, 주석 도금 구리 합사, 폴리우레탄 보강을 포함한다. 케이블은 선택적으로 하나나 두 개의 제어 쌍을 포함한다.

새로운 케이블은 5g 이상의 가속도와 5m/s의 주행 속도를 지원한다. 주행 거리는 최대 100m이다. 유연한 적용을 위한 최소 굴곡 반경은 7.5×OD이다. 높은 가속도에 견디는 성능 외에도 FD 796 CP는 다른 고성능 서보 케이블과 매우 유사하다. 기름과 화염에 강하여 UL 규격에 부합한다. 유연한 애플리케이션에서의 온도 범위는 -40~80℃이다.

자료 제공: Lapp Group(www.lappgroup.com)

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