PartsOn

로타리 액추에이터 선정 방법 — 운동에너지·관성·토크 절차

PartsOn 엔지니어링 가이드 · 2026.10 업데이트

로타리(요동) 액추에이터는 압축공기로 일정 각도를 왕복 회전시키는 부품입니다. 반전·분류·클램프·인덱싱에 널리 쓰이는데, 베인형은 작고 저렴한 대신 회전 끝에서 받아낼 수 있는 운동에너지가 매우 작습니다. 그래서 토크만 보고 고르면 관성 때문에 내부 스토퍼가 깨집니다. 이 글은 SMC CRB2 베인형 기준으로 관성 → 각속도 → 운동에너지 순서의 선정 절차를 예제와 함께 정리합니다.

1. 선정에 필요한 조건

2. 관성 모멘트 I

원판·원기둥(중심축): I = ½·m·r²
점질량/집중부하(반경 r): I = m·r²
봉·암(끝단 회전): I = ⅓·m·L²
사각판(중심 수직축): I = (1/12)·m·(a²+b²)

회전시키는 대상의 형상과 질량으로 관성 모멘트를 구합니다. 여러 부품이면 각각 구해 합산합니다. 회전 중심에서 멀리 있는 질량일수록 관성이 급격히 커지므로(거리의 제곱), 암 끝의 무거운 부하는 특히 주의합니다.

3. 각속도와 운동에너지

각속도 ω = 2θ/t (θ[rad], t[s] — 평균의 2배 = 종단)
운동에너지 E = ½·I·ω²

가속–감속하는 왕복 운동이므로 종단(최대) 각속도는 평균의 약 2배로 봅니다. 이 운동에너지 E가 모델의 허용 운동에너지 이하여야 합니다. 이것이 베인형 선정의 1순위 관문입니다.

왜 중요한가: CRB2의 허용 운동에너지는 사이즈 10에서 0.00015 J, 가장 큰 사이즈 40에서도 0.04 J로 매우 작습니다. 조금만 빠르거나 관성이 크면 바로 초과하므로, 회전 시간을 늘리거나 외부 완충이 필요합니다.

4. 필요 토크

필요 토크 = 부하 토크(마찰·중력) × 안전계수(저항부하 3~5)

회전을 방해하는 마찰·중력 토크를 이기도록 안전계수를 곱합니다. 액추에이터의 작동(유효) 토크는 공급 압력에 비례하며, SMC는 이를 압력별 토크 선도(그래프)로 제공합니다. 선정한 모델의 토크 선도에서 사용 압력일 때 필요 토크를 충족하는지 확인하세요.

5. SMC CRB2 주요 사양 (베인형)

사이즈허용 운동에너지 (싱글 / 더블)허용 래디얼허용 스러스트
CRB2BW100.00015 / 0.0003 J15 N10 N
CRB2BW150.001 / 0.0012 J15 N10 N
CRB2BW200.003 / 0.0033 J25 N20 N
CRB2BW300.02 J30 N25 N
CRB2BW400.04 J60 N40 N

값 출처: SMC Vane Type Rotary Actuator Series CRB2 카탈로그(CAT.ES20-159). 작동압 0.15~1.0 MPa. 작동 토크는 압력별 선도 참조.

6. 선정 예제

조건값
부하원판 0.1 kg, 반경 50 mm (싱글 베인)
회전90° / 1초

관성 I = ½ × 0.1 × 0.05² = 0.000125 kg·m². 각속도 ω = 2×(π/2)/1 = π ≈ 3.14 rad/s. 운동에너지 E = ½ × 0.000125 × π² ≈ 0.000617 J. 사이즈 10(허용 0.00015 J)은 초과, 사이즈 15(허용 0.001 J)는 충족 → CRB2BW15 선정. 필요 토크는 부하 토크에 안전계수를 곱해 구한 뒤 토크 선도로 확인합니다.

→ 로타리 액추에이터 선정 계산기에서 직접 계산해보기 (무료, 회원가입 불필요)

자주 묻는 질문

Q. 베인형과 랙&피니언형은 어떻게 다른가요?

베인형(CRB2 등)은 작고 저렴하며 공간 효율이 좋지만 허용 운동에너지·토크가 작습니다. 랙&피니언형(MSQ/CRA 등)은 각도 조절·높은 토크·큰 허용에너지가 강점이라, 관성이 크거나 정밀 정지가 필요할 때 유리합니다. 테이블 일체형(MSQ)은 부하 장착도 편리합니다.

Q. 회전 끝 충격이 큰데 내부 쿠션만으로 되나요?

내부 고무 쿠션은 허용 운동에너지가 작아 보조적입니다. 관성이 크면 외부 스토퍼와 쇼크 업소버(유압 완충기)를 병용해 에너지를 받아내는 것이 표준입니다. PartsOn 쇼크 업소버 계산기로 흡수에너지를 함께 검토하세요.

Q. 각도 조절이 가능한가요?

표준 베인형은 90·180·270° 등 고정 각도가 기본이며, 일부 모델은 앵글 어저스터로 범위 내 미세 조정이 됩니다. 임의 각도·정밀 인덱싱이 필요하면 각도 조절 유닛 내장형이나 랙&피니언형을 선택하세요.

관련 가이드: 쇼크 업소버 선정 · 공압 실린더 선정 · 공기 소비량·전기료