제품 이젝터의 고속 가속을 위한 마모가 거의 없는 플레인 베어링

포장 및 충전 기계와 컨베이어 기술에서는 매우 높은 출력 속도로 제품 흐름에서 결함이 있는 제품을 안정적으로 개별적으로 분리하여 배출할 수 있는 제품 이젝터가 필요합니다. 과거에는 이러한 목적으로 공압 실린더가 사용되었지만 최신 고속 기계에서는 안정적으로 작동하지 않습니다.
따라서 정 안트리브스테크닉 앤 오토메이션(Jung Antriebstechnik und Automation GmbH)은 표준 강철 가이드 레일과 볼 체인이 작동하는 가이드 캐리지가 장착된 UltraDynamikTM과 같은 리니어 모터 모듈을 공급합니다. 이 시스템은 분당 약 500~1,000회의 사이클 속도에서 최대 5m/s의 최고 속도와 최대 150m/s2의 가속도를 달성합니다. 이 시스템은 고객이 연속 작동에 사용합니다.
이 리니어 모터 기술의 최대 힘은 동일한 모터 크기로 자성 소재를 개선하여 지속적으로 증가했습니다. 그러나 움직이는 모터 질량은 거의 동일하게 유지되었습니다. 그 결과 새로운 리니어 모터의 가속 용량이 크게 증가했습니다.
기술적으로 롤러 베어링 기술과 강철 소재를 사용하여 제조된 기존 가이드에서는 이러한 높은 모터 동역학을 활용할 수 없습니다. 그 이유는 강철 구조 요소의 움직이는 무동력 질량이 상대적으로 크고, 무엇보다도 베어링 요소가 의도한 대로 '롤링'할 수 없게 만드는 높은 가속도 때문입니다.
따라서 이 자동화 회사는 움직이는 비동력 구조물 질량을 대폭 줄인 부품과 최대 약 250m/s2(25g)의 가속을 지원하는 베어링 및 가이드 기술을 찾고 있었습니다.

액추에이터의 새로운 디자인은 이동 질량을 획기적으로 줄이는 데 중점을 두었습니다. 이를 위해 가이드 요소로 두 개의 10mm CFK 튜브와 CFK로 제작된 전면 플레이트를 선택했습니다. 이러한 소재를 사용함으로써 기존(스틸) 디자인의 하이다이나믹 리니어 모터 모듈에 비해 구조적 이동 질량을 263g에서 45g으로 줄일 수 있었습니다. 질량을 획기적으로 줄여야만 가속 값을 높일 수 있습니다.
CFK 튜브의 안내에 적합한 베어링의 선택과 관련하여 iglidur J 플레인 베어링을 채택하기로 결정하여 2개의 리드 스크류 지지 블록에 총 4개의 베어링을 설치했습니다(아래 이미지 참조).
이러한 구성 요소를 통해 새로 설계된 액추에이터는 예를 들어 경로 곡선에 의해 제어되는 단 60ms의 이동 시간으로 160mm의 스트로크를 구현할 수 있습니다. 이러한 이동 과정에서 이 짧은 스트로크에서도 4m/s의 속도와 200m/s2(20g)의 가속도를 달성할 수 있습니다. 순수 가속 또는 제동 프로세스는 단 40mm의 이동 거리 후에 완료됩니다.
이 솔루션의 장기적인 실용적 적합성을 확인하기 위해 정 안트리브스테크닉에서는 매우 실제적인 조건에서 새로운 액추에이터를 테스트하는 내구성 테스트 시리즈가 시작되었습니다. 그 결과, 수백만 번의 스트로크 사이클과 수천 킬로미터의 주행 거리에서도 CFK 튜브와 iglidur J 플레인 베어링에서 심각한 마모나 마모를 발견할 수 없었습니다. 테스트 결과가 만족스러웠기 때문에 테스트가 끝난 후 MOTEK 2015에서 제품을 대중에게 선보였습니다.