‘전기 기계식 스크류 잭’ 통해 성장·변화하는 무대장치 설치 산업

엔터테인먼트 산업에서는 수동 및 유압 작동 시스템의 적용으로 부터 전기 기계식 스크류 잭으로 이동하는 큰 변화가 있어 왔다. 주요 이유는 안전, 청결, 소리 및 신뢰성 때문이다.

대표적인 엔터 테인먼트의 예는 콜로세움 시대로 돌아가면 알 수 있다. 콜로세움 시대의 리프트(lift)와 트렙도어(trap door, 천장문)에 관한 기술은 대부분 사람과 동물 및 무대 장치를 갑자기 등장시키는 데 이용되었다. 엔터테인먼트 산업은 오늘날에도 여전히 그런 기술을 사용하지만, 최근 몇 년 동안 전기 기계식의 스크류 잭을 사용함 으로써 그 작동 방식이 크게 변화되었다.

안전

안전은 배우와 연기자뿐만 아니라 청중과 관중에게도 최우선적 으로 고려되어야 한다. 애플리케이션에서 안전한 위치 이동 및 고정을 보장하기 위해 스크류 잭을 이용한 몇 가지 방법이 있다.

첫째, 이동 또는 회전용 안전 너트를 고려한다. 사전 측정을 통해 간격이 정해지고 그 후 간격을 모니터링한다. 모니터링은 수동 으로 수행할 수 있으며 일상적으로 감소하는 마모 간격을 추적한 다. 25% 미만의 마모 값은 허용되며, 간격이 25%를 초과하면 너트를 교체해야 한다.

특히 스크류 잭이 쉽게 접근할 수 없는 영역에 있는 경우 전기 모니터링이 더 이상적이다. 경고 스위치는 트립된 상태에서 25% 마모에 도달하면 작동한 다. 너트를 교체하지 않으면 스크류산이 마모될 때 두 번째 경고가 울린다. 그럼에도 불구하고 메인 드라이브 너트 스크류산이 마모되거나 다른 고장 원인이 있는 경우, 안전 너트는 전체 하중을 넘겨 받는다.

위치를 안전하게 유지해야 할 경우, 사다리꼴/아크메(acme) 스핀들은 스크류 잭에 하중이 가해지고 정지 상태일 때 마찰에 의해 생성되는 자연스러운 자동 잠금이 발생된다.

고정 위치를 보장하는 다른 방법은 스크류 잭 입력 샤프트 중하나에 스프링 브레이크를 설치하는 것이다. 애플리케이션에 진동이 있는 경우 특히 권장되며 높은 피치, 더블 피치 또는 볼 스크류 스핀들이 사용되는 경우 필요하다.

제동 토크는 브레이크 전원이 차단될 때 고압축 스프링에 의해 생성되고 DC 또는 AC 전압이 공급되면 전자기적으로 해제된다.

스프링 브레이크는 5Nm에서 최대 250Nm의 토크 범위를 유지할 수 있다. 애플리케이션, 비상 정지 또는 정전으로 인해 전원이 꺼지면 스프링 브레이크가 안전한 고정 결합을 위해 자동으로 입력 샤프트에 의해 다시 잠긴다.

정전 시 수동 해제가 가능하며 애플리케이션을 수동으로 올리거나 내려야 한다. 여러 개의 스크류 잭이 라인 샤프트에 연결된 경우 전체 애플리케이션을 유지하는 데 하나의 스프링 브레이크만 필요하다. 전기 모터는 옵션으로 브레이크를 통합할 수 있는 또 다른 영역이다. 위치에 따라 모터에 브레이크가 있는 것이 더 합리적일 수 있다.

다른 경우에는 중복성을 위해 스프링 브레이크와 모터 브레이크가 함께 사용된다.

▲ 입력축 스프링 브레이크

청결

청결한 작업은 여러 가지 이유로 매우 중요하다. 모든 윤활 부품은 기어박스 안에 들어 있거나 스탠딩 버전의 표준 보호 튜브로 덮여 있다. 노출된 스핀들 용 벨로우즈는 먼지, 부스러기 및 습기가 보일 수 있는 영역에서 스크류 잭 스핀들을 보호하면서 공연자와 소품에서 그리스를 멀리 유지한다. 그러나 오늘날 분명하게 드러나는 가장 큰 변화 중 하나는 엔터테인먼트 엔지니어가 유압 시스템을 설계하고 스크류 잭 시스템을 설계하여 밀기, 당기기, 들어 올리기, 유지 및 포지셔닝 같은 응용 분야의 요구 사항을 충족 해야 한다는 것이다.

유압 시스템에서 벗어나기 위한 주요 이유는 유압 기름 유출, 고비용의 청소, 위험한 작업 조건 및 성능 영역에 대한 오염을 제거함으로써 환경 친화적이고 안전하기 위한 것이다. 엔지니어들은 또한 스크류 잭 시스템이 일반적으로 설계, 설치 및 유지 관리가 더 쉬울 뿐만 아니라 장기적으로 더 경제적이고 신뢰할 수 있다는 사실을 깨닫고 있다. 스크류 잭은 또한 더 정확하여 시스템 자체의 제어 속도 및 위치 지정이 더 쉬울 뿐만 아니라 유압 시스템에 비해 더 큰 반복성을 제공한다.

소음

많은 라이브 공연장에서, 유압 시스템의 시동 및 작동에서 발생하는 소음이 크다. 유압 시스템에는 일반적으로 펌프 및 모터가 필요하다. 스크류 잭은 웜 스타일 기어 세트로 설계되었으며 정격이 55dB에 불과한 가장 조용한 장치 중 하나이다. 조용할 뿐만 아니라 정방향에서 역방향으로 전환할 때도 매우 부드럽게 작동한다. 

자동화

기계 작동 자동화는 품질 성능의 핵심이다. 스크류 잭 시스템은 정확한 작동을 위해 쉽게 프로그래밍 한다. 시스템의 여러 스크류 잭은 라인 샤프트로 서로 연결된 상태에서 단일 모터로 작동하 거나 각각 자체 독립 모터를 갖고 동기식으로 제어할 수 있다.

어느 쪽이든 작동이 원활하며 여러 단계의 수동 이동 및 구성 요소를 수동으로 작동할 필요가 없다. 속도는 종종 자동화만큼 중요하며 움직임을 빠르게 수행해야 하는 영역에서는 스핀들 유형과 피치가 작용한다. 사다리꼴 스핀들에서 ‘이중 피치’로 이동할 수 있고 볼 스크류 스핀들을 사용하면 선택할 수 있는 더 빠른 피치가 4~5개 있으므로 3~4배 더 빠르게 이동할 수 있다.

또한 볼 스크류 스핀들의 효율성은 .90이므로 마찰 값이 매우 낮다.

▲ 웜기어 정밀가공

스크류 잭

무대 소품, 패널 및 커튼은 부드럽게 이동되어야 한다. 여러 명의 무대 담당자는 수동 시스템을 정확한 타이밍에 사용하여 이동시 킨다. 수동 시스템은 신뢰가 떨어지며 보다 많은 공간을 차지할 뿐만 아니라, 종종 엔터테인먼트 산업에서 안전 문제로 나타난다. 1940년대와 1950년대에 유압 시스템은 일부 수동 시스템을 대체 하였으나 이제는 보다 안전하고 깨끗하며 신뢰할 수 있는 스크류 잭으로 교체되고 있다.

레이킹(raking) 스테이지 애플리케이션
 

레이킹 스테이지는 전형적으로 2~5도 각도로 설치된 다. 관객에게 3D 효과를 제공하여 일부 공연자와 풍경이 다른 사람보다 더 가깝게 보인다. 감독의 관점에서 레이크 스테이지는 다양한 장면과 정도에 대한 디자인 유연성을 제공하여 독특한 스테이지 옵션을 제공한다.

그러나 레이크 스테이지는 일반적으로 임시로 사용하기 위해 제작되어 시간과 자원이 소요되고 평평한 스테이지 위에 설치되며 사용하지 않는 장면에서만 이동 하여 사용 후 보관하거나 해체해야 한다.

스크류 잭을 사용하는 레이크 스테이지에서는 전체 스테이지를 스테이지의 평평한 부분으로 설계하고 필요에 따라 레이킹 할 수 있다. 이 섹션은 단순히 제자 리에 올려졌다가 장면 또는 전체 공연이 완료되면 내린다. 자동화된 레이크 스테이지는 또한 스테이지 레이아웃에 무한한 유연성을 제공한다. 동일한 개념을 롤링 플랫폼 버전에서 사용할 수 있다.

▲ Raking Stage Applications                                                                                                  ▲ Rotating Version for Stage Raking

▲ Stage Lifts                                                                                                                  ▲ Rotating Version with Safety Nuts for Stage Lifts

무대 리프트 (stage lift)
 

스크류 잭을 통합하여 무대 리프트를 만들면 전체 무대는 물론 특정 개별 섹션을 높이거나 낮춰 여러 레벨을 만들 수 있다는 점에서 극적인 효과를 제공한다. 무대 리프트는 공연자가 무대 위 또는 세트에 갑자기 나타나거나 또는 사라지게 한다.

종종 무대 리프트는 특정 세트 섹션에서 조명이 꺼지고 섹션 플랫폼이 낮아 지고 이전 세트가 제거되고 새 세트가 플랫폼에 놓이고 조명이 들어오는 위치로 다시 올라가는 세트의 일부를 변경하는 데 사용된다.

많은 스테이지가 필요한 경우 스크류 잭을 사용하여 전체 좌석 섹션을 낮추거나 필요에 따라 좌석 섹션을 거꾸로 뒤집을 수 있다. 이렇게 하면 무대 구성을 수용 하기 위해 좌석 구성을 변경해야 할 때마다 의자 열을 제거하는 데 드는 시간과 자원을 절약할 수 있다.

오케스트라 피트(pits)
 

극장과 콘서트에서 흔히 볼 수 있는 오케스트라 피트는 연주자들이 거의 보이지 않고 종종 감독만이 작은 계단을 올라 짧은 모습으로 등장한다. 플랫폼을 만들어 오케스트라 피트 전체를 언제든지 스크류 잭으로 조용히 올리거나 내릴 수 있다. 오케스트라가 음악을 연주하기 시작하고 손님들이 자리를 찾는 동안 공연 전에 피트를 정리할 수있다.

그런 다음 ‘들리지만 보이지 않는’의 전형적인 오케스트라 피트 테마를 만들기 위해 낮출 수 있다. 중간 휴식 시간에는 청중이 뮤지션을 볼 수 있도록 구덩이를 다시 올린다. 다른 때에는 무대의 시선을 방해하지 않도록 구덩이를 부분적으로 낮추고 커튼 콜에서 인정을 위해 들어 올릴 수 있다.

▲ Orchestra Pits                                                                                                        ▲ Rotating Version for Orchestra Pits

경기장, 컨벤션 센터, 공공 장소
 

다기능 시설은 스포츠 행사, 무역 박람회, 콘서트 및 행사 모두에 적용될 수 있어야 한다. 핵심은 이러한 이벤트 간의 원활한 전환을 위한 유연성이다. 스크류 잭은 일반적으로 디바이더와 패널을 이동하여 다양한 공간 구성을 만드는 데 사용된다. 점수판과 프로젝션 스크린을 올리거나 내리면 스포츠 경기 분위기에서 라이브 공연 환경으로 분위기를 바꿀 수 있다. 또한 이러한 값비싼 장비를 사용하지 않을 때 손상되지 않도록 보호한다.

더 많은 공간을 만들거나 바닥 디자인이나 표면을 변경하는 경우 수평으로 장착된 스크류 잭을 사용하면 좌석이나 바닥의 전체 섹션을 제자리나 수납 공간으로 밀거나 당길 수 있다. 회전 스크류 잭은 필요에 따라 전체 좌석 섹션을 회전하거나 뒤집는 데에도 사용된다. 또한 장착된 스크류 잭을 수직 또는 수평으로 회전하고 전체 지붕 섹션과 창 패널을 이동하여 새로운 환경을 만드는 개방적인 분위기를 만들 수 있다.

▲ Stadiums & Convention Centers                                                                               ▲ Rotating Version for Large Video Screen Movement

스크류 잭의 기본 및 유형
 

스크류 잭에는 ‘스탠딩(standing)’이라고도 하는 ‘이동 (translating)’ 형과 ‘회전(rotating)’ 형이 있다. 두 유형 모두 정밀 접지 입력 샤프트로 구동되지만 내부 기어 세트는 스핀들과 상호 작용하는 방식이 다르다. 이동형스크류 잭에서 입력 기어 세트는 기어박스를 통해 스핀들을 위아래로 구동하므로 스핀들 이동을 허용하는 위아래 공간이 필요하다. 하중을 스핀들 끝에 부착 하기 위한 몇 가지 장착 하드웨어 옵션이 있다.

회전형 스크류 잭을 보면 입력 기어 세트가 축에서 스핀들을 회전시키고 너트가 스핀들에서 위아래로 움직인다. 스핀들의 끝은 베어링 플레이트를 사용하여 시스템 프레임워크에 고정되며 하중을 위아래로 이동시키는 다양한 디자인의 이동 너트가 있다.

사다리꼴과 볼 스크류의 두 가지의 스핀들이 있으며 각 버전마다 장단점이 있다. Acme 또는 기계식 스크류라고도 하는 사다리꼴 스핀들은 경제적이고 견고하면서 단순한 설계로 일반적으로 선택된다. 또한 움직이지 않을 때 부하로 인해 스핀들과 웜기어 사이에 자동 잠금 유형 마찰이 발생한다는 고유한 추가 이점이 있다. 이는 특히 스크류를 구동하는 모터에 대한 전력 손실이 있는 경우 좋은 이점이다.

반면에 볼 스크류 스핀들은 더 높은 위치 정확도와 반복성을 제공한다. 마찰이 적고 효율성이 높아 듀티 사이클이 연장되고 더 빠른 속도와 함께 더 긴 스트로크를 제공한다. 볼 스크류 설계의 특성으로 인해 움직이지 않을 때 부하를 안전하게 잠그기 위해 브레이크 시스템이 필요하다.

▲ S 스탠딩형 - 분해도                                                                          ▲ R 회전형 - 분해도

▲ 스탠딩 형의 컷 어웨이 - 짙은 녹색 = 기어박스 윤활 시스템, 연한 녹색 = 스핀들 윤활 시스템

▲ 회전형 컷 어웨이 - 짙은 녹색 = 기어박스 윤활 시스템, 연한 녹색 = 스핀들 윤활 시스템

제품 및 기능
 

스크류 잭 자체에는 애플리케이션에 접근할 때 고려해야 할 많은 기능과 이점이 있다. ZE 및 Z 시리즈의 주요 특성 중 하나는 기어 박스 윤활과 스핀들 윤활 시스템이 분리되어 있다는 것이다. 이러한 분리를 통해 애플리케이션 요구 사항에 따라 기어박스와 스핀 들에 다양한 유형의 윤활유를 사용할 수 있다.

그러나 별도의 윤활 시스템을 갖는 가장 실현된 이점은 기어박스 윤활 내에서 교차 오염을 제거하는 것이다. 이것은 스핀들이 기어박스를 통해 이동하면서 모든 먼지와 주변 제조 잔해물에 노출되고 이러한 이물질을 기어박스를 통해 다시 끌어당기는 변환 버전에서 특히 중요하다. 기존의 스크류 잭에서 이 작업은 기어박스 그리스를 오염시키는 경향이 있다.

ZE 시리즈는 더 큰 기어박스 윤활 용량을 가지고 있어 더 큰 열발산과 함께 증가된 듀티 사이클을 허용한다. GSZ 시리즈와 같은 매끄러운 하우징 표면은 스테인리스 스핀들을 고려해야 하는지 여부를 결정하는 세척 응용분야에 이상적이다. 따라서 어떤 제품 옵션이 있는지 알면 선택 및 크기 조정 과정에서 고려해야 할 사항을 안내하는 데 도움이 된다.

모든 엔터테인먼트 분야의 애플리케이션은 그 특성이 서로 다르기 때문에 스크류 잭 시스템은 스크류 잭 기어박스 자체부터 시작하여 디자인에 ‘Building Block’ 접근 방식을 사용한다. 동일한 기어박스를 기어박스 본체에 통합된 관통 구멍 또는 탭 구멍을 사용하여 장착 표면 위 또는 아래에서 압축 또는 인장 상태로 장착할 수 있다.

그런 다음 연결 라인 샤프트, 베벨 기어박스, 커플링, 스핀들 벨로우즈, 구동 모터 및 연결 하드웨어와 같은 필요한 ‘모듈식’ 액세서리 구성 요소를 추가한다.

성공적인 사이징의 핵심
 

모든 엔터테인먼트 애플리케이션을 위해 스크류 잭 시스템의 크기를 적절하게 조정하는 것은 스크류 잭 시스템 자체의 수명뿐만 아니라 부하를 안전하게 이동하고 해당 지역에서 작업하는 사람 들의 안전에 매우 중요하다. 제공되는 스크류 잭은 몇 파운드부터 단일 잭으로 100톤을 옮길 수 있는 크기까지 모든 곳을 처리한다. 그렇기 때문에 모든 관련 정보를 미리 수집하고 다양한 스크류 잭버전과 사용 가능한 옵션을 숙지하는 것이 중요하다.

자료제공: Zimm(www.screwjacks.com)