전자기 액추에이터란?
전자기 액추에이터는 전기 에너지를 역학 에너지로 전환하는 장치입니다. 전류는 전자기의 여자 코일을 통해 흘러 자기장을 형성합니다. 이 인력이 움직이는 코어에 작용하여 기계적인 움직임이 시작됩니다.
전자기 액추에이터는 단순한 디자인과 긴 수명 때문에 다양한 기술 요건을 충족하는 광범위한 솔루션을 제공합니다. 이는 자동차 기술과 일반 기계 공학부터
유압 및 공압 제어 장치, 정밀 공학, 주택 기술, 의학 기술에 이르기까지 다양한 애플리케이션에 적용됩니다.
주요 특징으로는 높은 수준의 작동 안전성, 긴 수명, 높은 효율성, 탁월한 부피/성능비 등이 있습니다. 전자기 액추에이터의 개발 사양에는 애플리케이션 및 환경 조건(온도, 기후, 방폭)에 따른 힘과 운전 행동, 전원 공급(전압, 최대 전류), 에너지 감쇄(셧다운 에너지)와 이용 가능한 설치 공간 등 많은 제약 조건이 있습니다.
전자기 액추에이터 시험
전자기 액추에이터는 다양한 용도로 시험이 이루어집니다.
- 연구개발 분야의 시험
개발 시험실에서는 원형과 샘플 시리즈를 이용하여 컴퓨터에서 시뮬레이션한 전자기 액추에이터의 성질(특성 곡선)을 검증하고, 자석의 물성값이 요건을 충족할 때까지 최적화가 수행됩니다. 이때 품질 보증용으로 사용되는 시험 시퀀스와 파라미터가 대개 정해집니다. - 전자기 액추에이터 제조업체의 생산 집적 100% 시험
생산 시 각 생산 공정의 품질과 설치된 각 어셈블리(예: 여자 코일), 그리고 최종 제품의 품질을 결정하는 특성을 표준화된 시험으로 검증해야 합니다. - 솔레노이드 제조업체 고객 현장에서의 물품 입고 검사
필요한 물성값의 무작위 시험과 초기 샘플 수락.
힘-스트로크(F/S) 특성 곡선 시험
힘-스트로크 특성 곡선(F/s)은 지정된 스트로크와 고정된 정격 여자 전류(공차 전후)에서 공칭 솔레노이드 힘에 도달하도록 보장합니다.
힘-스트로크 특성 곡선은 비례 또는 전환 솔레노이드를 사용할 때 시험합니다. 이는 전자기 액추에이터의 기능 시험을 나타내며, 최종 시험인 것이 일반적입니다. 기본 기능 성질은 특성 곡선에서 확인할 수 있습니다. 힘-스트로크 특성 곡선으로부터 액추에이터가 고정된 전류의 작동 범위 내에서 필요한 힘을 가하는지 그 여부를 알 수 있습니다. 이력은 기계 부품의 품질로 인한 마찰에 관한 정보를 제공합니다.
시험 절차
- 클램핑 고정부에 컴포넌트가 삽입되고 전기가 연결됩니다.
- 여자 코일에 정격 전류가 공급됩니다. 전기자가 끝 위치로 이동합니다.
- 시험기가 Vv 속도로 사전 정의된 예하중까지 다이를 움직여 이동이 0인 지점을 찾습니다. 스트로크 측정 채널이 0으로 설정되고 측정값 수집이 켜집니다. 힘, 스트로크, 시간(전류는 선택사항) 측정값이 기록됩니다.
- 그러면 전기자가 끝 위치에서 밀려났다가 다시 끝 위치로 돌아갑니다. 시험 시퀀스에서 “스트로크 측정” 옵션을 선택하면, 전기자가 마지막 단계에서 크리프 속도로 후방 끝지점까지 이동해 힘을 차단합니다.
- 다양한 시험 스트로크를 선택할 수 있습니다. 각 시험 스트로크에는 여자 전류값이 할당되며, 이 값은 testXpert 시험 소프트웨어를 통해 자동으로 설정되거나 작업자가 수동으로 설정합니다. 작업자는 해당 소프트웨어 대화 상자의 안내에 따릅니다.
힘-스트로크 도표의 물성값
기준값 스트로크 S1 ~ Sn의 경우, 힘 F1 ~ Fn을 전기자의 양쪽 이동 방향에서 측정합니다. 스트로크 기준값에서 이력을 얻기 위해 동일한 스트로크 기준값에 있는 두 힘의 차이를 측정합니다. 또는 정해진 범위 내에서 가장 큰 이력 Hmax와 스트로크 길이를 측정할 수도 있습니다.
공차 범위를 4개 이하로 설정하여 솔레노이드 힘 특성 곡선의 상한과 하한을 설정할 수 있습니다. 이는 생산 제어 공정에서 양호/불량을 판단하는 데 사용할 수 있습니다.
힘-전류(F/I) 특성 곡선 시험
힘-전류 특성 곡선 시험에서는 고정된 스트로크에 대해 지정된 전류에서 필요한 힘을 얻을 수 있는지 확인합니다.
힘-전류 특성 곡선은 주로 비례 솔레노이드를 시험하며, 이를 통해 액추에이터가 정의된 전기자 위치의 전류 범위 내에서 필요한 힘을 가하는지 관련 정보를 알 수 있습니다. 이상적인 특성 곡선은 작동점 주변의 힘과 전류 사이에 선형 관계를 갖습니다.
시험 절차
- 클램핑 고정부에 컴포넌트가 삽입되고 전기가 연결됩니다.
- 여자 코일에 낮은 전류로 전원이 공급되어 전기자가 끝 위치로 이동합니다.
- 시험기가 V 속도로 사전 정의된 예하중까지 다이를 움직여 이동이 0인 지점을 찾습니다. 스트로크 측정 채널이 0으로 설정됩니다. 전원이 꺼집니다.
- 시험기가 여자되지 않은 솔레노이드의 전기자를 정의된 스트로크 위치로 옮깁니다. 측정값 저장 기능이 켜집니다. 힘, 전류, 스트로크, 시간 측정값이 기록됩니다.
- 전류가 정의된 전류 증가 속도로 공칭 전류까지 올라갔다가 같은 속도로 전류 0점까지 떨어집니다.
솔레노이드 시험용 관련 시험기
- 전자기계 서보 시험 액추에이터는 완전 자동화된 하이브리드 수동 어셈블리 라인에서 솔레노이드 시험을 인라인(in-line) 또는 엔드오브라인(end-of-line) 시험 모듈로 통합하는 데 적합합니다.
- zwickiLine(단일 칼럼 프레임)은 개발 및 수동/하이브리드 어셈블리 라인 영역에서 stand-alone 시험 장치로 사용됩니다.
- AllroundLine은 2칼럼 로드 프레임 기기로서 솔레노이드 시험을 위한 개발 및 생산 모두에서 큰 힘을 가하는 데 사용됩니다.
전류 컨트롤러
여자 전류로 솔레노이드를 제어하기 위해 ZwickRoell은 PWM 또는 DC 전류 컨트롤러를 사용합니다. 고객이 제공한 전류 컨트롤러나 제어 전압 입력이 있는 제어 카드도 시험 시스템에 통합하여 재료 물성시험기의 PC로 제어할 수 있습니다.
제어 공정은 일반적으로 I/O 모듈을 통해 출력되는 아날로그 신호(0-10 V)를 사용합니다. 이 I/O 모듈은 전류 램프(current ramp)도 생성할 수 있습니다. testXpert 시험 소프트웨어 내에서 파라미터화가 발생할 수 있습니다.
솔레노이드 시험용 testXpert 시험 소프트웨어
testXpert를 사용하면 입증된 시험 소프트웨어를 이용할 수 있어 복잡한 힘-스트로크 및 힘-전류 특성 곡선 시험을 쉽게 진행할 수 있습니다. 고객은 반복 횟수, 작동 스트로크, 속도, 대기 시간, 차단력, 솔레노이드 전류, 공차 상한 및 하한 범위 등 시험 시퀀스 파라미터화에 보편적이고 자유롭게 접근할 수 있습니다.
사용자는 추가 확장이 가능한 “자유 스테이지 정의”을 통해 시험 시퀀스를 자유롭게 파라미터화할 수 있습니다.