캠 포지셔너란?
캠 포지셔너(영어: Cam Positioner)는 기계 공학 및 자동 제어 분야에서 사용되는 장치 중 하나입니다.
기계식 캠을 대체하고 구조를 단순화하는 것을 목적으로 합니다. 기계식 캠은 원형 또는 타원형의 캠축을 회전시켜 그 형상에 따라 특정 동작을 하는 부품을 조작하는 메커니즘입니다.
캠 포지셔너는 센서나 인코더 등을 사용하여 축의 회전 각도와 위치를 감지하고 이를 제어 시스템에 피드백하는 것이 일반적입니다. 제어 시스템은 미리 설정된 캠의 프로파일을 기반으로 축을 제어합니다.
즉, 캠의 형상을 캠 포지셔너에 프로파일로 설정해두면 기존의 기계식 캠을 대체할 수 있습니다. 이를 통해 기계식 캠의 복잡한 메커니즘을 피하고 구조를 단순화할 수 있습니다.
캠 포지셔너 사용 용도
1. 자동차 산업
엔진의 밸브 제어에 사용됩니다. 엔진의 정확한 타이밍과 밸브의 개폐를 제어하여 연비 향상, 배기가스 배출량 감소 등을 실현합니다.
2. 기계 가공
가공 장비에 사용됩니다. 예를 들어, 선반, 밀링머신 등 공작기계에서 공구의 정확한 위치 제어 및 절삭 동작을 제어하는 데 사용됩니다.
3. 조립 라인
제품 포장 및 조립 라인에 사용됩니다. 정확한 위치 제어를 통해 제품 포장 및 조립 작업을 빠르고 정확하게 수행 할 수 있습니다.
4. 로봇 공학
로봇 공학 및 자동화 시스템에 사용됩니다. 캠 포지셔너는 로봇 팔의 운동 제어 및 위치 결정에 사용되기도 합니다.
5. 인쇄
캠 포지셔너는 인쇄 공정에도 사용됩니다. 인쇄 헤드의 위치 제어 및 잉크 공급 제어에 캠 포지셔너가 사용됩니다.
캠 포지셔너의 원리
캠 포지셔너는 센서에 의한 측정, 제어 시스템에 의한 정보 처리, 액추에이터에 의한 위치 제어 등의 요소로 구성됩니다. 이를 통해 축의 위치와 속도를 정확하게 제어하여 원하는 동작을 구현할 수 있습니다.
1. 센서 또는 인코더
캠 포지셔너는 축의 회전 각도와 위치를 측정하기 위해 센서 또는 인코더를 사용합니다. 이를 통해 현재 축의 상태를 감지하여 제어 시스템에 피드백합니다.
2. 제어 시스템
캠 포지셔너는 제어 시스템과 연동하여 작동합니다. 제어 시스템은 센서와 인코더로부터 피드백 정보를 받아 목표 축의 회전 위치 및 회전 속도와의 차이를 계산합니다.
3. 액추에이터
제어 시스템은 축의 위치를 제어하기 위해 액추에이터에 지령을 보낸다. 액추에이터는 전기 모터, 유압 실린더, 공압 실린더 등의 형태를 취할 수 있습니다. 액추에이터는 제어 시스템의 명령에 따라 축을 정확한 위치로 이동시킵니다.
4. 피드 포워드 제어
캠 포지셔너에서는 피드 포워드 제어가 사용되기도 합니다. 피드포워드 제어는 사전에 프로파일에 따라 예측된 위치 및 속도 정보를 사용하여 액추에이터를 제어합니다. 이를 통해 지연 및 응답 시간의 영향을 최소화하고 보다 정확한 제어를 실현할 수 있습니다.
캠 포지셔너의 종류
주요 캠 포지셔너의 종류는 다음과 같습니다.
1. 광학식 캠 포지셔너
광학 센서를 사용하여 캠의 볼록한 부분의 위치를 감지합니다. 광학 센서는 캠의 볼록부 사이의 빛의 반사 또는 투과를 감지하여 위치 정보를 얻습니다.
2. 레이저 캠 포지셔너
레이저 센서를 사용하여 캠의 볼록한 부분의 위치를 비접촉식으로 감지합니다. 레이저 빛의 반사 또는 산란 패턴을 분석하여 위치 정보를 얻습니다.
3. 인코더 포지셔너
인코더라는 장치를 사용하여 캠의 회전 각도를 감지합니다. 인코더는 캠의 회전에 따라 펄스 신호를 생성하여 위치 정보를 얻습니다.
4. 포텐쇼미터 포지셔너
전위차계라는 가변 저항을 사용하여 캠의 위치를 감지합니다. 캠의 회전에 따라 가변 저항기의 저항값이 변화하여 위치 정보를 얻습니다.