2025-12-05
유압 및 공압 시스템은 로봇 공학, 자재 취급, 식품 가공 및 기타 복잡한 응용 분야에서 필수적인 작업을 수행하면서 여러 산업 분야에서 중요한 역할을 해왔습니다. 유압 시스템은 높은 정밀도와 강력한 성능으로 알려져 있으며, 공압 시스템은 속도와 단순성으로 선호됩니다. 하지만 일반적으로 제어 정확도가 낮습니다. 널리 사용됨에도 불구하고 공압 액추에이터는 낮은 반복성, 높은 유지 보수 비용, 제한된 정밀도, 복잡한 통합, 동적 환경에서의 예측 불가능한 동작 및 과도한 소음 출력과 같은 고유한 제한 사항과 과제를 안고 있습니다. 스마트 모터 기술의 발전으로 전기 실린더는 더 높은 효율성과 낮은 총 소유 비용을 제공하는 실용적이고 종종 우수한 대안으로 부상했습니다.
공압 액추에이터는 속도와 단순성 면에서 뛰어나지만 CNC 가공, 디스펜싱 시스템 및 자동 용접과 같이 높은 반복성과 정밀도가 필요한 응용 분야에서는 본질적으로 제한적입니다. 공기의 압축성으로 인해 공급 압력, 유량 또는 주변 온도의 약간의 변동조차도 액추에이터 스트로크 길이, 속도 및 힘 출력의 불일치로 이어질 수 있습니다. 밸브 응답 시간, 공기 라인 길이 및 누출 또는 압력 강하와 같은 추가 요인은 위치 편차에 더욱 기여합니다. 폐쇄 루프 제어 및 정밀한 위치 정확도를 허용하는 전기 또는 서보 구동 액추에이터와 달리 공압 액추에이터는 일반적으로 개방 루프 구성으로 작동하여 사이클 간 성능이 일관성이 떨어집니다.
공압 액추에이터는 압축 공기의 물리적 특성과 시스템 제어의 한계로 인해 고정밀 응용 분야에 필요한 정밀도가 본질적으로 부족합니다. 압력 및 온도의 변화는 힘 출력 및 액추에이터 움직임의 불일치를 유발합니다. 밸브 작동 지연, 공기 라인 길이 및 실린더 내부 마찰은 스트로크 성능의 변화에 더욱 기여합니다. 이러한 요인으로 인해 위치 정확도가 제한되어 종종 ±1mm 이상으로 허용 오차가 발생하며, 이는 미세한 제어가 필요한 작업에는 충분하지 않습니다.
공압 시스템의 여러 구성 요소와 움직이는 부품은 마모 및 기계적 고장의 기회를 증가시킵니다. 압축기는 과열 및 마모되기 쉽고, 제어 밸브는 빈번한 전환으로 인해 저하됩니다. 파이프와 피팅은 시간이 지남에 따라 누출되거나 압력을 잃을 수 있으며, 공기 저장 탱크는 내부 부식에 취약합니다. 정기적인 유지 보수가 없으면 이러한 문제로 인해 시스템 효율성이 저하되고 결국 고장이 발생할 수 있습니다.
공압 시스템은 비교적 낮은 초기 액추에이터 비용(일반적으로 $200~$1,000)으로 인해 비용 효율적인 것으로 인식되는 경우가 많지만, 설치 비용( $150~$1,500) 또는 에너지 소비 및 유지 보수와 같은 지속적인 비용은 고려하지 않습니다. 시간이 지남에 따라 이러한 추가 비용으로 인해 공압 시스템이 전기 대안보다 더 비싸질 수 있습니다.
전기 작동 기술의 최근 혁신으로 인해 공압 시스템을 실용적이고 경쟁력 있게 대체할 수 있게 되었습니다. 최신 설계는 이제 속도와 응답성 면에서 공압 시스템과 일치하거나 능가하는 동시에 프로그래밍 가능한 동작 프로파일, 정밀 제어 및 거의 소음이 없는 작동과 같은 추가적인 이점을 제공합니다. 간소화된 시스템 통합 및 실시간 피드백 기능을 통해 전기 액추에이터는 이전에 압축 공기에 의존했던 동적이고 고성능 응용 분야에 점점 더 적합해지고 있습니다.
아래 표는 공압 액추에이터의 일반적인 사양과 ORCA 시리즈 스마트 전기 실린더의 사양을 비교한 것입니다.
| 기능 | 공압 성능 | ORCA 성능 |
|---|---|---|
| 전원 | 압축 공기 | 전류 |
| 준수 | 고유(제어되지 않음) | 프로그래밍 가능 및 정밀 |
| 소음 수준 | 60-90dB | ~20dB |
| 속도 | 최대 5m/s(마모 포함) | 최대 6.5m/s |
| 제어 | 이진(켜기/끄기) | 힘 및 위치 제어 |
| 피드백 | 최소 | 실시간 힘 및 위치 데이터 |
| 유지 보수 | 높음(파이프, 밸브 등) | 최소(부싱만 해당) |
| 통합 | 다중 구성 요소 시스템 | 단일 장치, 플러그 앤 플레이 |
| 환경 밀봉 | 다름 | IP68 등급 |
| 프로그래밍 가능성 | 제한적 또는 외부 로직 | 완전 프로그래밍 가능한 동작 프로파일, 힘 제한, 준수 |
전기 실린더는 공압 시스템에 비해 여러 가지 주요 이점을 제공합니다. 여기에는 공기 압축 시스템이 없고 움직이는 부품이 적기 때문에 더 높은 정밀도, 더 나은 반복성 및 더 낮은 유지 보수 비용이 포함됩니다. 폐쇄 루프 제어를 통해 정밀한 위치 지정을 지원하고, 더 조용하게 작동하며, 압축기, 밸브 및 광범위한 배관이 필요하지 않습니다. 전기 시스템은 또한 디지털 제어 아키텍처에 더 쉽게 통합되며, 올바른 제어 전략과 결합하면 더 안전하고 더 준수하는 동작을 제공할 수 있으므로 일관성, 유연성 및 신뢰성이 필요한 응용 분야에 이상적입니다.
ORCA 시리즈 모터는 튜브형 선형 모터의 기본 아키텍처를 공유합니다. 즉, 주변 권선에 의해 구동되는 자기 샤프트가 거의 비접촉식 직접 구동 메커니즘을 생성합니다. 다른 튜브형 설계와 마찬가지로 뛰어난 속도, 조용한 작동 및 정밀한 제어를 제공합니다. ORCA 모터를 차별화하는 점은 완전 통합 설계입니다. 각 장치에는 온보드 센서(위치, 온도, 힘 등), 전력 전자 장치 및 고속 제어 로직이 포함되어 있습니다. 이러한 통합은 배선 및 프로그래밍을 단순화하고 유지 보수 요구 사항을 줄이며 전체 시스템 비용을 낮춥니다.
ORCA 전기 실린더는 최소한의 유지 보수 요구 사항으로 높은 반복성을 제공합니다. 정밀한 전자기 제어와 기어 또는 벨트와 같은 기계적 변속 구성 요소가 없기 때문에 1mm 미만의 위치 정확도로 일관된 움직임을 제공하며 수많은 사이클 동안 거의 드리프트가 없습니다. 유일한 움직이는 부품은 자기 스테인리스 스틸 샤프트이므로 섀시의 양쪽에 있는 플라스틱 부싱이 유일한 서비스 가능 구성 요소입니다. 공압 액추에이터는 일반적으로 제어를 유지하고 마모를 줄이기 위해 1.5m/s로 최대화되지만 전기 액추에이터는 이러한 제한에 직면하지 않습니다. ORCA 모터는 제어 또는 내구성을 손상시키지 않고 최대 6.5m/s의 속도에 도달할 수 있습니다.
준수는 안전하고 효과적인 인간-기계 상호 작용에 필수적이며, 스프링처럼 힘에 굴복하는 액추에이터의 능력, 즉 물체, 표면 및 사람과의 오류 허용 접촉을 의미합니다. ORCA 모터는 백드라이브 가능하고 준수하며, 힘을 가하는 동안 외부 힘에 굴복할 수 있으며 모든 응용 분야에 맞게 준수를 미세 조정할 수 있습니다. 공압 시스템도 어느 정도 고유한 준수를 제공하지만(힘이 공기압을 초과하면 실린더가 굴복함) 압축 공기와 강성 제어 밸브에 의존하면 과부하 시 예측 불가능성이 발생할 수 있습니다. ORCA 모터를 사용하면 최대 힘 제한을 프로그래밍하여 최소한의 기계적 복잡성으로 일관된 준수를 달성할 수 있으므로 외부 압력 조절기 또는 기계적 조정이 필요하지 않습니다. 모터는 특정 임계값(동적으로 프로그래밍 가능)에서 굴복하도록 구성할 수 있어 물리적 상호 작용 중에 예측 가능하고 안전한 동작을 보장합니다.
전기 액추에이터는 강성 기계 부품과 고급 폐쇄 루프 제어를 사용하여 공압 시스템에 비해 뛰어난 정밀도를 제공합니다. 인코더 또는 리졸버가 장착되어 있어 정밀하고 반복 가능한 위치 지정을 위한 실시간 피드백을 제공합니다. 공압 시스템과 달리 전기 액추에이터는 온도, 압력 변동, 전원 공급 전압 또는 마찰과 같은 외부 힘과 같은 외부 조건에 관계없이 일관된 추적을 유지합니다. 이러한 정밀한 제어는 정확한 동작 제어, 좁은 공차 및 연장된 작동 주기 동안 반복 가능한 성능이 필요한 응용 분야에 이상적입니다.
여러 외부 구성 요소(압축기, 제어 밸브, 압력 조절기 및 광범위한 배관)가 필요한 공압 시스템과 달리 ORCA 모터는 온보드 PID 컨트롤러, 센서 및 드라이버를 갖춘 완전 통합 솔루션을 제공합니다. 낮은 유지 보수 요구 사항 외에도 ORCA 모터는 실시간 힘 및 위치 피드백과 조정 가능한 댐핑, 가상 스프링 및 진동과 같은 프로그래밍 가능한 운동 효과를 포함한 고급 모션 제어를 제공합니다. IrisControls와 같은 직관적인 GUI 기반 플랫폼과의 원활한 소프트웨어 통합을 통해 사용자는 기계적 조정 없이 매우 구체적이고 복잡한 동작 프로파일을 만들 수 있습니다.
인간-기계 응용 분야에서 또 다른 중요한 고려 사항은 작동 시스템에서 발생하는 소음 공해입니다. 과도한 소음은 청력 손상, 스트레스 수준 증가, 생산성 감소 및 안전하지 않은 작업 환경으로 이어질 수 있습니다. 일반적인 공압 시스템은 지하철 열차만큼 시끄러운 60-90dB로 작동하는 반면, 전기 ORCA 모터는 속삭임과 비슷한 20dB로 작동합니다.
산업이 반복 가능한 프로세스에서 더 높은 효율성, 다운타임 감소, 정밀도 및 안전성을 점점 더 요구함에 따라 전기 실린더는 공압 시스템에 대한 실행 가능하고 종종 우수한 대안으로 부상했습니다. 제어, 통합 및 성능의 발전으로 최신 전기 실린더는 유지 보수 비용을 줄이고 운영 비용을 낮추며 기능을 향상시킵니다. 기존 시스템을 개조하거나 새로운 자동화 솔루션을 설계하든, 전기 작동으로 전환하면 신뢰성, 유연성 및 총 소유 비용을 크게 개선할 수 있습니다.
