Instron®의 ElectroPuls™ 선형 비틀림 테스트에 적용된 Renishaw 엔코더

 Instron 시스템은 제트 엔진 부품 테스트용부터 의료용 주사기 테스트에 이르는 다양한 목적의 테스트를 위한 제품을 제공합니다. Instron에서는 신제품 ElectroPuls E3000 첨단 2축 전기 시험 장비를 출시했습니다. E3000은 로드 프레임(load frame), 선형/비틀림 액추에이터 결합형 크로스헤드, Dynacell 로드셀, 샘플 고정용 T-슬롯 테이블로 구성된 테이블 탑재형 컴팩트 장비입니다.

최첨단 ElectroPuls 시리즈에는 E1000, E3000 및 E10000 피로 시험기가 포함되어 있습니다. 이들 시험기는 생물의학/생체역학 연구 분야에 적용하기 목적으로, 다양한 동적 성능과 저속(low force)을 특성으로 합니다. ElectroPuls는 100% 전력으로 구동되며, 선형 모터 기술을 활용, 볼/리드 나사를 사용할 필요가 없으며, 100 Hz 이상에서 고주파 동적 시험을 통해 저속의 정적 시험이 가능합니다.

새로운 E3000 선형-비틀림 시스템은 E10000 시스템의 축소형 제품이며, 표준 ±135° 범위의 회전축뿐만 아니라, 외과용 접골 시험 등을 위한 다회전 옵션도 포함하고 있습니다. ElectroPuls 2축 선형-비틀림 시험기는 척추 간 디스크 보철물, 다양한 생의학용 재료, 일반 공업 생산품(운동화 등) 및 엘라스토머 성분 시험 등 다양한 재료를 시험할 수 있고, 다양한 분야에 적용되어 왔습니다.

ElectroPuls 시스템은 피로 시험용으로 탄성 영역에서 변동 혹은 반복 하중을 받는 재료의 상태를 검사합니다.

기존 서보 유압 시험 장비는 유도형 옵틱 앱솔루트 엔코더의 일종인 LVDT(Linear Variable Differential Transformer, 선형 변위 차동 변환기)를 사용하여 액츄에이터의 선형 이동 방향과 위치를 판단합니다. 리니어 모터를 일반 로터리 타입보다 낮은 감폭으로 구동하는 과제와 함께 ElectroPuls는 선형 동기 모터로 구동되며 정밀한 동적 제어를 위하여 고성능의 속도 제어가 추가적으로 요구됩니다. LVDT는 위치 제어에 적합하지만 신호 안정성이 비교적 떨어지기 때문에 정확한 속도 측정이 어렵습니다. LVDT는 리니어 모터 내에서 생성되는 자기장에도 취약할 수 있고, 장축에서는 선형성의 왜곡이 증가하는 현상을 보입니다.

따라서, 이러한 어플리케이션에는 신호 안정성과 정확도가 탁월한 옵티컬 엔코더가 필요합니다. Instron에서는 원점복귀(homing) 없이 절대 위치 정보를 제공할 수 있는 앱솔루트 옵티컬 엔코더가 2축 시스템에 최상의 솔루션이라는 결정을 내렸습니다. 구형 서보 제어기에서 LVDT와 함께 옵틱 선형 증분 엔코더를 사용하면 여러 가지 장점이 있습니다.

Instron은 안정성과 정확성이 탁월하며, BiSS® 직렬 통신과 호환 가능하고 셋업과 설치가 간편하며, 기계 히스테리시스 오차를 제거할 수 있는 비접촉식 앱솔루트 옵티컬 엔코더를 요구했습니다. Renishaw의 RESOLUTE는 ElectroPuls 컨트롤러를 지원하고 다른 모든 기준을 충족하면서 1 nm의 리니어 분해능과 20 m/s 이상의 속도 등 모든 사양을 충족하는 유일의 앱솔루트 옵티컬 엔코더입니다. 최첨단 E10000 및 최신 E3000 시험 프레임의 2축에 적합한 엔코더는 뛰어난 성능으로 시장을 선도하고 있던 RESOLUTE가 유일한 해답이었습니다.

Instron의 유럽 총괄 지점인 Instron ElectroPuls의 수석 엔지니어 Graham Mead씨는 다음과 같이 RESOLUTE에 대해 평가합니다. "우리는 리니어 모터 정류에 필요한 절대 위치 피드백을 제공하는 데 LVDT를 사용해왔습니다. 그리고 측정 및 제어 정확도 개선에는 증분형 옵티컬 엔코더를 이용했습니다. RESOLUTE 앱솔루트 리니어 엔코더를 적용한 이후, 하나의 장비로 기능과 정확성이 모두 실현됩니다. 부품 수가 줄어 조립이 간편해지면서 셋업과 작동이 쉬워지고 유지보수 작업도 불필요합니다. 로터리 축에 적용된 RESOLUTE 링 엔코더는 리니어 엔코더를 완벽하게 보완합니다. 그 결과 기존의 벨트 구동형 재래식 로터리 엔코더보다 탁월한 분해능과 정확성이 실현되고 기계 조작도 간편해집니다."