액추에이터는 일반적으로 전기 에너지를 입력하고 액추에이터에 무엇을해야하는지 알려주는 외부 신호 입력을 필요로하는 장치입니다. 그런 다음 장치가 작동합니다. 모션 형태의 출력은 회전 또는 선형 일 수 있으며 시스템에서 원하는 결과를 얻는 데 사용됩니다.
액추에이터라는 용어는 무언가를 작동시키는 행위에서 비롯됩니다. 즉, 작동이란 무언가를 작동시키는 것입니다. 그래서 그것이하는 일의 표현을 단순화하기 위해, 액추에이터는 신호를 읽고 나서 작동하거나 작동합니다. 액추에이터는 일반적으로 전체 시스템이나 기계 또는 장치의 일부입니다. 기계를 움직여서 무언가를하는 것은 그 기계 내의 구성 요소입니다.
액추에이터가 작동하려면 일반적으로 전기 에너지와 같은 에너지 소스 입력이 필요합니다. 또한 액추에이터에 수행 할 작업을 알리기 위해 어떤 형태로든 외부 신호 입력이 필요하고 장치가 작동합니다. 출력은 일반적으로 시스템에서 원하는 결과를 달성하는 데 사용되는 회전 또는 선형 동작의 형태입니다.
액추에이터는 100 년 넘게 사용되어 왔으며 그들의 이름은 그들이하는 일에서 유래했습니다. 즉, 열거 나 닫거나, 밀거나, 당기거나, 들어올 리거나, 떨어 뜨리는 등의 방법으로 무언가를 움직입니다. 매일 사용하는 가장 일반적인 액추에이터 유형은 자동차 도어를 잠그고 잠금 해제하는 솔레노이드 액추에이터입니다. 전기 선형 액추에이터 자동차 트렁크를 열고 닫는 데 사용됩니다. 그것들은 일상 생활에서 광범위하게 사용되는 매우 일반적인 유형의 전자 기계식 액추에이터입니다. 전기가 만들어지기 전에는 여전히 만들어졌지만 문 걸쇠와 같이 사람이 제어 할 수있었습니다.
현대 자동차에 사용되는 액추에이터는 50 개가 넘습니다. 자동차에는 우리가 일상 생활의 일부로 사용할 액추에이터가 가장 많습니다. 자동차는 연료 인젝터, 연료 공급 및 관리를위한 밸브, 난방 및 냉각 시스템에 사용합니다. 심지어 엔터테인먼트 시스템에서도이를 사용하여 스피커, GPS 화면 등을 열고 닫을 수 있습니다.
일상 생활에서 사용되는 액추에이터 시스템의 전형적인 예를 살펴 보겠습니다. 자동차의 난방은 온도 설정과 냉온 설정이 모두 있으며 힘 수준이 다른 팬도 있습니다. 온도 설정은 실제로 열교환기를 통해 흐르는 공기의 양을 조절하는 액추에이터를 통해 제어됩니다. 그 액추에이터는 공기 흐름 위치를 제어하고, 열교환기를 통해 더 많이 흐를수록 공기는 더 뜨거워지고 반대로 열교환 기에서 멀어 질수록 더 차가워집니다.
ㅏ 계전기 또한 때때로 전기 액추에이터의 한 형태로 간주됩니다. 즉, 릴레이가 작동하고 전기 신호 또는 일부 유형의 연결이 작동합니다. 움직이는 부품이없는 전기 부품처럼 들릴 수 있지만 실제로 움직이는 부품이 있습니다. 릴레이는 전자기장을 통해 커넥터를 열고 닫는 자기 충전 코일입니다. 보시다시피 작은 규모의 액추에이터 형태입니다.
이 기사의 목적을 위해 선형 액추에이터에 더 중점을 둘 것입니다. 액추에이터라는 용어는 실제로 매우 광범위하며 로터리 액추에이터, 솔레노이드 및 기타 유형도 포함 할 수 있습니다.
오토모티브를 고수하면서 또 다른 매우 일반적인 액추에이터 유형 인 솔레노이드 액추에이터를 설명하겠습니다. 솔레노이드는 릴레이처럼 작동하여 전류를 받아 전자기장을 생성합니다.이 자기력은 막대를 안팎으로 움직이게합니다. 일반적으로 솔레노이드 액추에이터에 공급되는 자기장이 높을수록 더 많은 힘이 생성되며 그 반대의 경우도 마찬가지입니다. 이들은 켜기 / 끄기 이외의 제어 옵션이 거의없는 매우 간단한 on / off 유형 액추에이터입니다. 예를 들어 속도 나 힘을 실제로 제어 할 수 없습니다. 사실 솔레노이드 액추에이터의 스트로크도 매우 제한적입니다. 스트로크가 2 인치 (인치) 이상인 솔레노이드 액추에이터는 거의 없습니다.
자동차 도어의 중앙 잠금 장치는 가장 일반적인 솔레노이드 액추에이터 유형입니다. 그들은 단순히 문 손잡이에서 래치를 연결하고 분리합니다. 제어 메커니즘은 솔레노이드 액추에이터에도 매우 간단하며 12v dc 전기의 단일 펄스가 솔레노이드로 전송되어이를 작동시키고 스프링이이를 리턴합니다.
아래는 대부분의 자동차에 사용되는 일반적인 솔레노이드 액추에이터입니다. 그들은 아마도 낯설게 보이지만 대부분의 사람들이 자동차의 문 패널 내부를 보지 못하기 때문입니다.
이러한 액추에이터의 움직임은 전압에 의해 에너지가 공급되는 데서 비롯되며 일반적으로 200V 이상의 확장 및 축소를 위해 매우 큰 전압이 필요합니다. 피에조 재료는 세라믹의 일종으로 매우 부서지기 쉬우 며 각 피에조 스택에 에너지가 공급되도록 각 층 사이에 금속판이있는 많은 층이 있습니다.
매우 작은 길이 변화에는 많은 양의 전압이 필요합니다. 일반적으로 Piezo는 크기의 약 1 % 만 확장되지만 힘이 매우 높습니다. 즉, 이동 동작을 얻기 위해 Piezo 스택의 확장을 증폭 할 수 있습니다. 스트로크에 대한 트레이드 오프 힘. 증폭은 거의 레버 아이디어처럼 기계적으로 수행 될 수 있지만 일반적으로 매우 높은 정밀도와 제어가 필요한 응용 분야에서 사용됩니다. Piezo 액추에이터가 실린더로 들어가는 연료량을 제어하고 제어 수준을 미크론 수준으로 낮추어야하는 자동차의 연료 인젝터로 가장 일반적으로 사용됩니다.
이러한 유형의 액추에이터는 실린더의 압축 가스 또는 공기를 사용하여 피스톤을 움직여 선형 운동을 생성하는 고압 펌프를 생성했습니다. 유압 액추에이터와 마찬가지로 공압 선형 액추에이터의 설계는 오랫동안 사용되어 왔습니다. 공기 압축기는 탱크의 공기 또는 불활성 가스를 가압하는 데 사용되며, 그 고압 공기는 액추에이터 피스톤이 들어오고 나가도록 만드는 데 사용됩니다. 액추에이터의 피스톤이 트래블 끝에 도달하면 밸브 스위치를 움직여 액추에이터의 다른 쪽 끝으로 밸브를 열고 다시 고압 공기가 액추에이터의 피스톤을 다른 방향으로 밀어냅니다.
공압 사용의 이점은 다음과 같습니다.
공압 액추에이터의 단점 :
고속 모션이 필요하거나 초당 인치 또는 초당 30 인치와 같이 많은 양의 선형 거리를 빠르게 커버해야 할 때 사용됩니다. 일단 설치되면 많은 설치 시간이 필요하기 때문에 한 장소에서 다른 장소로 이동하기가 어렵습니다. 이 액추에이터는 유지 보수없이 수백만 사이클을 수행하는 데 이상적이며 매우 빠르게 이동할 수 있으므로 제조 공장의 조립 라인에서 찾을 수 있습니다.
유압 액추에이터는 고압 공기 또는 가스를 사용하는 대신 유압 유체라고하는 비압축성 액체를 사용하는 것을 제외하고는 공압 액추에이터와 똑같은 방식으로 작동합니다. 유체는 비압축성이기 때문에 큰 장점이 있습니다. 이러한 시스템은 엄청난 힘을 가할 수 있으며, 이러한 시스템은 중장비 건설 장비, 굴착기, 덤프 트럭, 지게차 트럭, 트랙터 등에 독점적으로 사용되는 이유입니다.
유압 액추에이터는 어떻게 작동합니까?
유압 액추에이터는 고압 유체를 사용하여 피스톤을 앞뒤로 밀어 밸브 스위치를 통해 전환합니다. 티hese 시스템에는 고압 펌프, 고압 밸브 및 배관, 모든 유압 유체를 담을 수있는 탱크가 필요합니다. 따라서 공간과 비용이 많고 매우 많은 힘이 필요한 경우 유압 장치가 잘 했어.
유압 액추에이터 사용의 이점은 다음과 같습니다.
유압 액추에이터의 단점 :
로터리 액추에이터는 회전 운동을 생성하는 액추에이터로 밸브를 열고 닫는 데 이상적입니다. 로터리 모션과 로터리 액추에이터를 생성하는 방법에는 여러 가지가 있습니다. 차이점은 응용 프로그램의 형태입니다. 예를 들어 위의 그림에서 "랙"이 피스톤으로 제어되는 피니언 스타일의 움직임이 랙을 통해 생성되었음을 알 수 있습니다. 피스톤은 유압으로 제어하거나 고압 공기 및 가스를 사용하여 공압으로 제어 할 수 있습니다. 그렇다면 차이점은 무엇입니까?. 위의 로터리 액추에이터가 유압으로 제어되면 가해지는 힘이 클 수 있으므로 밸브를 열고 닫는 데 큰 힘이 필요할 때 산업 응용 분야에 적합합니다. 이 로터리 액추에이터가 공압으로 제어되는 경우 액추에이터는 필요한 작업을 수행하는 데 사용되는 메인 샤프트를 회전하는 데 더 적은 힘을 필요로 할 수 있습니다.
로터리 액추에이터 원리
로터리 액추에이터에 의해 생성되는 모션은 전기 모터에서 볼 수 있듯이 연속 회전이거나 고정 된 각도 회전 일 수 있습니다. 공압 또는 유압으로 제어되는 로터리 액추에이터를 사용하면 고정 각도 회전 유형이 될 가능성이 높습니다. 이는 메인 샤프트를 회전시키는 랙 또는 피스톤이 지금까지만 움직일 수 있으므로 사용 가능한 선형 스트로크에 의해 회전 운동이 제한되기 때문입니다. . 더 많은 회전이 필요한 경우 피스톤이 더 많이 미끄러 져야하며 다른 기어비가 모션을 생성하는 데 사용됩니다.
또 다른 유형의 로터리 액추에이터는 서보 모터와 스테퍼 모터입니다. 이들은 일정한 회전 운동을하지만 매우 정밀한 회전 제어를 제공하는 전기 제어 액추에이터입니다.
이러한 유형의 액추에이터는 일반적으로 로보틱스 및 가전 제품에서 회전 운동 및 회전 모터에 의해 회전 운동과 토크가 생성되는 가전 제품에서 일부 기어를 통해 속도가 감소하고 회전 운동을 생성하기 위해 토크가 증가합니다. 정확한 제어를 위해 액추에이터에는 위치를 측정하는 센서가 있습니다. 이것은 일반적으로 위치로 변환되는 제어 시스템으로 신호를 다시 보내는 홀 센서 또는 인코더의 형태입니다. 서보 모터의 가장 큰 특징은 매우 작게 만들어 매우 좁은 장소에서 사용할 수 있다는 것입니다.
로터리 서보 액추에이터는 일반적으로 사용되며 상대적으로 구매 비용이 저렴하기 때문에 사람들이 선형 모션을 생성하는 인기있는 방법이되었습니다. 간단한 연결과 어떤 형태의 선형 안내 시스템을 통해 선형 운동을 생성 할 수 있습니다. 결과로 나타나는 스트로크는 위 그림에서 볼 수 있듯이 레버 암 길이에 정비례합니다. 서보 액추에이터에서 암이 길수록 스트로크가 길어 지지만 토크가 암 길이에 비례하기 때문에 힘이 감소한다는 단점이 있습니다.
로터리 액추에이터의 토크 방정식 아래
전기 선형 액추에이터를 사용하면 AC 또는 DC 모터의 회전 운동이 리드 스크류를 통해 선형 운동으로 변환됩니다. 리드 스크류는 기본적으로로드에 가공 된 헬리컬 기어입니다. 모터가 리드 스크류를 직접 또는 일부 기어를 통해 회전시키기 때문에 리드 스크류가 회전하면 너트 (아래 노란색으로 표시됨)가 선형 운동으로 리드 스크류를 위아래로 미끄러 져 선형 운동을 생성합니다. 따라서 이름은 "선형 액추에이터"입니다. 이는 여전히 선형 액추에이터의 한 형태 인 솔레노이드 액추에이터와는 매우 다르지만 엔지니어링 업계에서 엔지니어는 일반적으로 두 가지 모두 선형 동작을 출력하더라도 '솔레노이드 액추에이터'와 '선형 액추에이터'라고 부르며 두 가지를 구분합니다.
전기 선형 액추에이터를 사용하면 길이가 다른 리드 스크류를 사용하면 스트로크 길이가 달라집니다. 모터에서 리드 스크류를 더 빠르게 또는 더 느리게 돌리면 다른 속도의 선형 스트로크가 제공됩니다. 따라서 모터의 힘이 리드 스크류에 가해질수록 리드 스크류를 위아래로 미끄러지는 너트에 더 많은 힘이 가해집니다. 너트는 우리가로드라고 부르는 것에 부착되며,이로드는 선형 운동을 만들기 위해 여러분이 부착하는 것입니다. 리드 스크류에 적용 할 수있는 토크가 많을수록 슬라이딩로드에서 더 많은 선형 힘을 사용할 수 있습니다.
액추에이터의 토크를 생성하는 방법에는 여러 가지가 있습니다. 모터와 리드 스크류 사이에 기어를 추가하는 것이 가장 일반적인 방법이며 기어비가 높을수록 더 많은 힘이 생성되지만 트레이드 오프가 있고 힘이 높을수록 속도가 낮고 반대로 속도가 빨라집니다. 힘을 낮추십시오. 주어진 힘에 대해 추가 속도를 얻으려면 더 큰 입력 모터를 사용해야하며 더 많은 전류와 더 큰 모터가 필요하므로 더 많은 돈이 필요합니다.
전기 액추에이터 모터의 회전 운동을 직선 운동으로 변환하거나 전류를 사용하여 전자기장을 생성하고 자기를 사용하여 금속 물체가 자기장에서 멀어 지도록하는 장치입니다. 둘 다 매우 다르지만 같은 이름을 공유하고 둘 다 이름에서 알 수있는 결과를 가져옵니다. 즉, 모두 선형 또는 회전 운동으로 밀기 및 당기기 동작을 모두 제공합니다.
전기 선형 액추에이터의 작동 방식에 대한 자세한 개요를 보려면이 기사를 작성했습니다. "선형 액추에이터 내부-액추에이터 작동 원리"
전동 리니어 액추에이터를 구매하려는 경우 "이 5 단계를 읽을 때까지 선형 액추에이터를 사용하지 마십시오.”이것은 돈을 쓰기 전에 일반적인 문제를 피하는 데 도움이 될 수 있습니다.
마이크로 액추에이터또는 미니 선형 액추에이터는 공간이 제한적이거나 필요한 액추에이터의 스트로크가 작은 애플리케이션에 사용됩니다. 아마도 당신은 마이크로 선형 액추에이터가 그러한 어플리케이션에 이상적 일 것보다 작거나 그리 멀지 않은 것을 움직여야 할 것입니다. 일반적으로 마이크로 액추에이터 스트로크는 10mm ~ 100mm이며 크기가 매우 작습니다. 마이크로 액추에이터의 단점 중 하나는 더 작은 모터가 내장되어 있기 때문에 힘이 훨씬 적다는 것입니다.
액추에이터는 회전식에서 선형에 이르기까지 다양한 형태로 제공되며 필요한 유형은 사용되는 응용 분야에 따라 다릅니다. 유압식으로 구동되는 대형 산업용 로터리 액추에이터는 대형 오일 파이프 밸브를 열고 마이크로 액추에이터 로봇 공학 및 소규모 애플리케이션을 위해 매우 정확하고 정밀한 소형 12v 전원으로 전원을 공급할 수 있습니다.
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