Bosch Rexroth 전자 기계식 또는 전자 유압식 드라이브

기계식 기어 또는 유압 기어를 적용한 자율 리니어 축은 정밀하고 정비가 크게 필요하지 않으며 정확하게 제어하고 엔지니어링을 단순화하여 바로 장착할 수 있다. 그렇다면 개별 사례에 대해 어떤 버전이 있을까?

라이너 크뇔(Reiner Knöll): Bosch Rexroth AG 시스템 개발 / 토마스 겔너(Thomas Gellner): Bosch Rexroth AG 시스템 엔지니어링 / 볼프강 아이혼(Wolfgang Eichhorn): Bosch Rexroth AG 리니어 시스템 어플리케이션 판매 담당

핵심 내용

  • 전자 기계식 드라이브는 고정밀, 동적 특성, 간단한 엔지니어링, 빠른 작동 개시, 높은 시스템 강성으로 간단한 제어가 가능하다.
  • 서보 유압식 드라이브는 높은 구동력, 견고성, 긴 수명, 압력 제한 밸브를 통한 과부하 보호의 장점이 있다

기계 제조업체들에게 타임-투-마켓은 표준 어플리케이션이나 특수 기계에 상관없이 컴포넌트 선택의 결정적 요소가 된다. 직선 운동 드라이브도 예외가 아니며, 지능형 자율 축에 대한 트렌드가 더욱 강해진다. 콤팩트한 솔루션으로 인해 전기화, 디지털화 그리고 상태 모니터링에서 예측 정비에 이르는 일반적인 시장 트렌드 역시 매력이 있다. 이러한 솔루션은 원할 경우 바로 장착할 수 있으며, 통합이 간단하고 소프트웨어 지원으로 매개변수를 설정이 가능하다. 하지만 전자 기계식과 전자유압식의 두 가지 기술을 비교하는 것도 그리 간단하지 않다.

자율 리니어 드라이브를 위한 각각의 기술은 부하, 동적 특성, 스트로크와 같이 필요한 변수를 따져 선택하지만, 원하는 수명과 온도 범위, 보호 등급 그리고 필요한 제어 능력 수준의 영향을 받는다. 타임-투-마켓과 제어 능력, 정비 친화성 그리고 인더스트리 4.0 능력과 같은 요건이 까다로워지면서 지능형 전기 드라이브 유닛을 기계식 또는 정유압식 기어와 조합하는 솔루션들이 고려 대상이 되고 있다. 두 기술이 통일된 전기 구동 컨셉트, 엔지니어링 컨셉트 그리고 제어 컨셉트를 갖는다면, 하이브리드 버전에도 적합하다. 각 기술을 보호하는 각각의 특수한 강점도 있다.

서보유압식 액추에이터(SHA)를 이용하여 축 방향 힘이 큰 고중량 어플리케이션을 경제적으로 구현할 수 있다.

전자 기계식 리니어 드라이브

전자 기계식 리니어 드라이브는 이붙이 벨트, 볼 타입 또는 유성 스크류를 적용한 기계식 기어 유닛으로 인해 고정된 기어비와 피드 상수를 갖는다. 나사 피치는 원하는 속도와 힘을 기준으로 한다. 290kN의 최대 힘, 0.18 ~ 1.6m/s의 이동 속도, 최대 1.7m의 스트로크 길이로 인해, 서보 드라이브 Indradrive 및 서보 모터 Indradyn S를 장착한 Bosch Rexroth의 전자 기계식 실린더 EMC 및 EMC-HD는 많은 응용 분야에서 적용되며, 특히 서보 프레스, 계량 시스템, 공작 기계 또는 컨베이어 시스템 및 핸들링 시스템에 사용된다. 위생적인 디자인과 보호 등급 IP65의 버전 EMC는 식품 산업, 화학 산업 및 제약 산업에 적합하다.

기계적 기어 유닛을 적용한 자율 리니어 드라이브의 기술적 강점은 빠르고 복잡한 공정 절차를 정확하게 제어하고 여러 축의 동작을 간단하게 동기화하는 것이다. 동적 특성이 뛰어나면서 10μm 크기의 높은 포지셔닝 정확도가 달성된다. 또한 기본형도 당김 방향뿐만 아니라 누름 방향으로도 최대 힘을 이용할 수 있다. 이 기술의 또 다른 장점은 긴 수명과 에너지 효율성 그리고 엔지니어링을 위한 간단한 계산 공식이다. 하지만 최대한의 이익을 얻으려면 컴포넌트를 정확하게 선택해야 한다. 이때 엔지니어링 툴을 이용하면 선택 과정이 단순화되고 자동 타당성 점검을 통해 오류를 피할 수 있다. 드라이브 조절 장치에 내장된 기능 때문에 빠르게 작동을 개시할 수 있다. 이 기능은 기계 제조사가 매개변수를 설정하며 옵션으로 장착 가능한 힘 센서를 이용하여 힘을 제어할 수 있다.

Sonplas 커먼 레일의 수성 침식 라운딩을 위한 최신 시스템에서 폐쇄 유체 회로를 갖춘 서보유압식 액추에이터는 기계의 설계와 오일량, 에너지 소비 및 기계에 필요한 공간을 크게 줄일 수 있다.

전자유압식 리니어 드라이브

서보 유압식 액추에이터(SHA)를 이용하여 축 방향 힘이 큰 고중량 어플리케이션을 경제적으로 구현할 수 있다. Rexroth의 서보 유압식 액추에이터는 전자 기계식 실린더와 유사하게 Indradrive 구동 장치와 Indradyn-S 모터를 장착한 동일한 제어 개념과 구동 개념을 이용한다. 이 기어 유닛은 조절식 디스플레이스먼트와 일정 디스플레이스먼트 그리고 2면 원리 또는 다면 원리를 적용한 디퍼렌셜 실린더와 동기화 실린더의 조합으로 구성된다. 사용자는 이와 같이 폭넓고 유연한 포트폴리오 덕분에 최대 2600kN의 힘, 최대 1.8m 길이의 스트로크 구간 그리고 최대 1.1m/s의 이동 속도를 구현할 수 있다. 또한 서보 유압식 액추에이터는 특정 조건에서 부식성 환경과 폭발 위험이 있는 환경에서 사용하기 적합하다.

             서보 유압식 액추에이터는 EMC와 겹치는 작은 성능 영역에서 특정한 안전 관련 요건과 수명 관련 요구 사항이 있는 경우 이점을 제공한다. 또한 주문 후 바로 장착할 수 있도록 시스템을 제공하는 것이 비용 측면에서 장점이다. 서보 유압식 액추에이터를 사용하면 기계 제조업체는 구동 제어 장치의 사전 매개 변수화, 힘과 위치 제어를 대체하기 위한 기술 기능 및 펌웨어를 포함하여 주전원 연결에서 피스톤 로드까지 정확하게 조정하고 테스트된 토탈 패키지를 사용할 수 있다. 통합된 안전 기능은 기능 상 안전 기준을 확장한다. 이 안전 기능은 밸브 기술을 사용하여 적은 엔지니어링으로 성능을 최대로 향상시킬 수 있다. Bosch Rexroth는 상태 모니터링 시스템의 토대를 위한 소프트웨어 모듈로 현장 데이터 수집 옵션을 제공한다. 전형적인 적용 분야는 프레스와 도장 시스템에서 공작 기계, 시뮬레이터, 테스트 벤치, 운송 및 취급 솔루션에 이른다.

전자유압식 리니어 축의 전형적인 기술적 장점은 가변 정수압 기어 유닛을 통한 수요에 따른 출력과 에너지 관리 시스템의 일부로 에너지를 중간 저장하는 등 피드백 방법이 포함된다. 기계식 기어 유닛과 달리 기어비는 조절식 디스플레이스먼트와 전환 가능하다면 실린더 또는 두 가지 모두를 사용하여 변경할 수 있다. 개방형 디자인의 서보 유압식 액추에이터는 특수한 버전이다. 제어 블록은 호스 또는 파이프 연결을 통해 실린더 또는 펌프와 서보모터로 구성된 구동 유닛과 구조적으로 분리되어, 장비 제조업체가 개별 모듈을 설계에 유연하게 통합하고 고객 별 솔루션을 자유롭게 설계할 수 있다.

린덴버그의 테스트 프레스는 서보유압식 액추에이터를 사용하여 에너지 효율적인 높은 힘을 생성하며 디지털 프로세스에 완벽하게 연결된다.

기존 유압 장치와의 차별화

완벽하게 설치 가능하고 유지 보수가 필요 없는 서보 유압식 액추에이터는 유압 장치에 대한 깊은 노하우가 없는 사용자에게도 높은 부하, 속도 또는 스트로크에 대한 드라이브를 전기화할 수 있다. 각각 하나의 서보 드라이브가 유압 펌프, 유압 실린더 및 센서 그리고 옵션 안전밸브와 조합하여 하나의 자율적인 폐쇄형 시스템을 형성하여, 다축 애플리케이션의 경우 개방형 시스템의 기존 유압 솔루션으로 전환하는 것이 TCO 관점에서 경제적일 수 있다. 개방형 시스템에 대한 최첨단 기술은 멀티 이더넷 기능을 갖춘 통합 축 컨트롤러 (IAC)를 통해 디지털 방식으로 제어되는 바로 유압 축이다. 유압 노하우를 보유한 기계 제조업체는 필요한 경우 포괄적인 솔루션 키트를 사용하여 자체적으로 솔루션을 구현할 수 있다. 다른 경우에도 서보 유압식 액추에이터는 고전적인 유압 장치에 대한 흥미로운 대안을 제공한다. 서보 유압식 액추에이터는 폐쇄 시스템에서 선형 드라이브를 개선할 수 있는 수많은 잠재력을 제공하기 때문이다.

폐 루프 제어와 함께 실제 테스트 동작은 서보유압식 액추에이터가 담당한다.

지속적인 효율성에 유의하다

기계 제조업체는 선형 운동을 위한 전자 기계식 및 전자유압식 드라이브를 통해 경제적인 표준 기계와 특수 기계를 빠르고 효과적으로 구현할 수 있다. 두 기술 버전 모두 동일한 전기 드라이브, 엔지니어링 및 제어 개념을 가진 경우, 기계 제조업체는 폐쇄형 제어 루프를 통해 기술에 관계없이 일관되게 선형 드라이브를 디지털화할 수 있고 지금까지 이질적이고 독점적이었던 인터페이스를 표준화하여 프로젝트 담당자를 줄일 수 있다. 또한 국제적으로 활동하는 기계 제조업체는 상태에 따른 유지 보수를 포함하여 전 세계적인 서비스 수준을 높일 수 있다.