리니어 가이드웨이 선택시 알아야 할 6가지 사항
리니어 가이드웨이는 매우 정밀한 움직임이 필요한 제품에서 없어는 안될 핵심 요소이다. 머시닝 센터에서부터 와이어 본딩 시스 템 및 의료 영상 장비에 이르기까지 이러한 구성 요소는 마이크론 수준의 정확도가 필요한 모션 제어에 제공된다.
리니어 가이드웨이는 슬라이드 베어링이 있는 슬라이드 웨이, 롤러 접촉 베어링이 있는 크로스 롤러 가이드웨이, 순환 베어링이 있는 리니어 가이드웨이의 세 가지 주요 유형이 있다. 이러한 다양한 제품범위는 OEM이 시스템 및 기기를 설계하는 데 있어 다양한 선택의 폭을 제공한다.
이 기사에서는 다양한 리니어 가이드웨이 애플리케이션을 검 토한다. 이러한 구성 요소 중 많은 부분을 사용자 지정으로 해야 하는 이유를 살펴보고 비용 효율적이고 성공적인 구성 요소 선택을 보장하는 요소에 대한 통찰력을 제공하고자 한다.
애플리케이션
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리니어 가이드웨이는 수많은 산업 및 의료/실험실 분야의 모션 시스템에서 찾아볼 수 있다. 정밀하고 반복 가능한 동작이 필수적일 때 이러한 정밀하게 가공된 구성요소를 설치한다. 리니어 가이 드웨이는 주로 다음 장비에 사용된다.
• 병리학 또는 현미경 준비를 위해 100 µm 미만의 조직 조각을 절단하는 데 사용되는 마이크로톰(Microtome) 기기
• XYZ 축에서 금속 절단을 위한 머시닝 센터 및 치수 측정기
• 집적 회로와 인쇄 회로 기판(PCB) 사이에 15 µm 가는 와이어 본드를 만들기 위한 와이어 본딩 머신
• PCB에 전자 부품을 고정하기 위한 픽 앤 플레이스 머신
• 액체 처리 시스템 및 DNA 플레이트 판독기를 포함한 실험실 장비
• 컴퓨터 단층 촬영 및 자기 공명 단층 촬영 시스템에 사용되는 자 동 환자 테이블
알아야 할 6가지 사항
적절한 리니어 모션 공급업체와 제품을 선택하는 것은 어려운 경험이 될 수 있다. 크기가 잘못되었거나 품질이 낮은 구성 요소를 통합하면 OEM 제품의 성능이 저하된다. 기계 이동은 더 느리고 덜 정확하여 처리량 감소, 잘못된 구성 요소 배치 및 잠재적인 최 종 사용 제품 손상을 유발한다. 기계가 멈추고 고장이 더 자주 발 생한다. 슬라이드 수명이 줄어들고 유지 관리 비용이 증가한다.
이러한 문제를 완화하고 성공적인 결과를 보장하기 위해 설계 엔지니어가 알아야 하는 6가지 핵심 사항이 있다.
1. 제품의 유형과 애플리케이션을 이해한다
• 크로스 롤러 가이드웨이는 더 무거운 하중을 처리하고 더 정확하며 저렴하다. 균형잡힌 특성을 지닌 이상적인 만능 제품이다. 케이지 가이드 롤러 가이드웨이는 하중 지지 능력과 강성 면에서 최상의 결과를 제공한다. 간단한 OEM 설치를 위해 두 구성 요소 모두는 예압 및 조립이 되어있는 상태로 공급된다.
• 슬라이드웨이는 보다 작은 하중을 처리한다. 또한 쉬운 설치를 위해 사전 조립 및 사전에 예압 되어있다. 또한 SCHNEEBERGER는 통합 측정 시스템이 있는 슬라이드를 제공한다.
• 재순환 베어링이 있는 리니어 가이드웨이는 무제한의 스트로크를 허용한다.
• 볼 베어링 장착 가이드웨이는 부드러운 움직임이 필요한 응용 분야에서 탁월한 결과를 제공한다.
• 케이지 지지가 있는 니들 베어링 장착 가이드웨이는 극도로 높은 하중지지 용량, 강성 및 정밀도에 대한 요구 사항을 충족한다. 케이지는 움직임의 맥동을 안정적으로 방지하여 달리기 성능을 최적화한다.
전반적으로 OEM은 리니어 가이드웨이 제품을 선택할 때 다음과 같은 바람직한 속성을 찾아야 한다.
• 매우 부드러운 작동
• 일관된 움직임의 정확성
• 스틱 슬립 효과 없음
• 빠른 이동 속도
• 최소한의 마모
• 높은 신뢰성과 강성
• 높은 하중 전달 능력
• 진공 및 클린룸 규정 준수
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2. 리니어 모션 요구사항을 정의한다
모션 시스템에 필요한 하중, 정확도, 힘, 속도 및 가속도는 리니어 가이드웨이를 지정하는 데 가장 중요한 요소이다. 제품의 유형과 크기를 결정하려면 먼저 계산해야 한다. 가이드웨이의 이동 사양 을 충족하려면 고객이 레일의 길이를 선택해야 한다. 레일의 크기 는 1, 2, 4, 6이다. 또한 지식이 풍부한 공급업체가 리니어 가이드 웨이 구성 요소의 예상 수명을 결정하는 데 도움이 되는 계산을 수행한다.
3. 조립 및 가공이 정확해야 한다
모션 시스템을 고정하는 조립 및 가공은 매우 정밀해야 한다. 평면도, 직진도 및 각도가 모두 정확해야 한다. 사양을 벗어난 가공 은 케이지 이동, 부정확한 기계 작동 및 오류를 유발할 수 있다.
4. 케이지 크립을 제거한다
OEM은 케이지 이동 또는 ‘크립(creep)’의 가능성을 인식해야 한다. 케이지는 레일 중앙의 하우징에 맞는 롤러 또는 볼 베어링 세 트이다. 모든 리니어 가이드웨이에서 케이지는 세로축을 따라 중 심에서 이동할 수 있다. 케이지 크리프는 최적의 하중 분포를 줄이고 케이지를 중앙으로 되돌리려면 올바른 스트로크가 필요하다. 케이지 크리프는 다음과 같은 이유로 발생할 수 있다.
• 주변이 제대로 가공되지 않음
• 높은 가속도 및 속도
• 가이드웨이의 수직 설치
• 고르지 않은 하중 분포
• 돌출 케이지
• 다른 열팽창 계수
• 설계 및 설치(연결 구조의 강성 및/또는 정확성 부족)
케이지 크리프는 기계의 정확도에 영향을 미치므로 줄여야 한다. 다행히 SCHNEEBERGER의 Formula S 시스템과 같은 케이지 조정기술은 케이지 움직임을 제거하기 위해 개발되었다. OEM의 제품이 더 무겁고 정확도가 중요한 경우 롤러 베어링이 있는 케이지를 선택해야 한다. 부하가 무겁지 않지만 부드러운 작동 동작이 필요한 경우 볼 베어링이 있는 케이지를 선택해야 한다.
케이지 조정은 다음과 같은 다양한 중요한 이점을 제공한다.
• 케이지가 미끄러지지 않아 일관된 하중 조건이 유지됨
• 교정 스트로크가 방지된다.
• 케이지 재설정에 힘이 필요하지 않다.
• 장치는 최대 300m/s2(30g)의 가속도로 계속 실행된다.
• 1m/s의 속도와 쉬운 설치 및/또는 제거
• 연장된 서비스 수명
• 최대 10-7 mbar까지 진공 호환 가능
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5. 리니어 가이드웨이 베어링은 예압이 되어 있다.
올바른 기능을 보장하려면 설치 전에 가이드웨이 베어링에 예상 하중을 가해야 한다. 슬라이드는 OEM으로 선적하기 전에 공급업 체가 미리 조립하고 미리 로드해야 한다. 이 절차는 미크론 공차 와 정확도를 보장하는 데 필수적이다.
6. 경쟁 우위를 위해 제품을 맞춤화한다
모든 직선 운동 제품의 50% 이상이 맞춤형이다. 왜냐하면 OEM은 경쟁 우위를 가진 독창적인 제품을 만들고 싶어하기 때문이다. 이를 수행하려면 더 가벼운 무게, 더 작은 크기, 더 큰 힘, 속도 및 하중을 처리할 수 있는 기능을 갖춘 구성 요소가 필요하다. 또한 케이지 수정, 특수 코팅 또는 부식 방지 재료가 필요할 수 있다. 사용자 정의가 필요한 경우 OEM과 협력하여 새롭고 독특한 제품을 만드는 전문 공급업체를 찾아야 한다. 이러한 공급업체는 일반적으로 두 가지 수준의 맞춤형 구성 요소를 제공한다.
• 수정된 표준 제품에는 공급업체의 기존 제품에 대한 사소한 변경이 포함된다.
• 완전히 맞춤화된 제품은 고객별 설계로 제작되며 고유한 형상, 클린룸, 진공 및 특별한 온도범위 적용을 위한 특수 그리스 그리고 독특한 포장을 지정할 수 있다.
맞춤형 리니어 모션 제품을 전문으로 하는 공급업체는 공동 설계 및 개발 프로세스를 사용한다. 프로세스는 새로운 기능이 필요 한 맞춤형 제품에 투자하기 위해 공급업체 경영진의 신속한 의사 결정으로 시작해야 한다. 그리고 다음 단계가 있어야 한다.
• OEM은 공급업체에 제품 요구 사항, 애플리케이션 및 사양을 제공
• 공급업체는 제품 솔루션 초안을 작성
• 고객 리뷰 초안 및 아이디어 공유
• 공급업체의 설계 수정
• OEM이 기계 프로토타입을 제작하는 동안 공급업체는 부품 프 로토타입을 제작
• 리니어 모션 프로토타입은 구성요소 설계를 지원하고 검증하는 데이터를 생성하기 위해 프로토타입 머신에서 테스트 수행
• 수정 후 공급자는 테스트를 위해 OEM에 최종 구성요소를 제공
결론
리니어 가이드웨이는 OEM 제품의 작동에서 중요한 역할을 한다. 이러한 OEM 시스템 중 다수는 환자 건강에 영향을 미치거나 군사, 항공 우주 및 통신 성능에 영향을 미칠 수 있는 애플리케이션 을 포함한다. 올바른 리니어 가이드웨이 구성 요소를 선택하려면 OEM 애플 리케이션에 가장 적합한 제품 유형에 대한 심층적인 이해가 필요 하다. 예를 들어, 케이지 크리프가 예상되는 경우 검증된 케이지 제어 시스템을 선택하는 것이 중요하다.
가이드웨이 베어링은 요구되는 정확도와 정밀도를 보장하기 위해 예압이 필요하다. 또한 모션 시스템의 장착 부분은 매우 정확한 공차로 가공되어야 한다. 맞춤형 제품을 원하는 경우 경험과 유연한 엔지니어링 및 제조 능력을 갖춘 공동 개발 프로세스를 갖춘 모션 제어 전문가가 선호되며 정밀 가공기술을 제공하는 회사와 함께 수행되어야 한다. 이 6가지 주요 문제를 이해하면 필요한 정확도, 반복성 및 작동 수명 을 제공하는 리니어 가이드웨이를 선택할 수 있다.
자료제공: Schneeberger(www.schneeberger.com)
