선형 액추에이터 듀티 사이클은 모든 구동 기술에 공통으로 적용되는 하나의 비율이 아닙니다. 모터 구동 전동 액추에이터에서는 일반적으로 통전 시간과 비통전 시간의 합에서 통전 시간이 차지하는 비율을 뜻합니다. 공압 실린더에서는 사이클 주파수, 스트로크 시간, 정지 시간, 부하, 속도, 쿠션, 공기 수요, 밸브 듀티, 누적 이동 거리를 포함한 더 넓은 듀티 프로파일이 필요합니다.
이 구분은 흔한 선정 오류를 방지합니다. 공압 실린더는 모터 냉각을 위한 휴지 시간 없이 하루 종일 움직일 수 있지만 허용 속도, 충격 에너지, 작동 주파수, 가이드 하중 또는 구성품 수명 가정을 초과할 수 있습니다. 반대로 전동 액추에이터는 스트로크 횟수가 적어도 모터가 부하를 지지하며 계속 통전되면 과열될 수 있습니다.
핵심 요점
- Thomson은 전동식 듀티 사이클을 모터 통전 시간으로 정의합니다.
- SMC의 최대 15 Hz 사양은 특정 고주파 실린더와 권장 회로에만 적용됩니다.
- 공압 선정에는 전동식 비율을 그대로 가져오는 대신 속도, 부하, 쿠션, 공기 수요, 밸브 듀티, 누적 이동 거리, 명시된 고장 기준도 필요합니다.
전동 액추에이터 듀티 사이클은 명시된 기준 기간 중 액추에이터 모터가 통전되는 비율입니다. 공압 듀티 프로파일은 사이클, 스트로크, 정지 시간, 속도, 부하, 압력, 환경, 정지 방식, 운전 시간과 합격 판정에 사용하는 고장 기준을 기록합니다. 사이클 시간에는 전진, 전진 위치 정지, 후진, 복귀 위치 정지가 포함됩니다.
가장 명확한 사양은 세 가지 질문을 분리합니다. 전동 모터가 얼마나 오래 통전되는가, 공압 기구가 얼마나 자주 움직이는가, 움직이는 부하가 얼마나 많은 에너지를 소산해야 하는가입니다. 하나의 비율로 세 질문에 모두 답할 수는 없습니다.
적용 사례를 검토해 보면 작업 팀이 지령된 사이클 시간은 기록하면서 전동축의 통전 정지 시간이나 공압축의 쿠션 진입 속도는 누락하는 경우가 많습니다. 명목 사이클 수가 같더라도 이러한 누락 조건이 실제 지배 한계를 바꿀 수 있습니다.
액추에이터 종류에 따라 듀티 사이클은 무엇을 의미합니까?
Thomson의 전동 액추에이터 예시는 15초 작동 후 45초 정지하여 모터 듀티 사이클 25%가 됩니다(Thomson, Linear Actuators - Duty Cycle, 2026년 확인). 이 공식은 모터 통전 시간에 적합하며, 공압 실린더에는 사이클, 속도, 에너지, 수명 점검이 별도로 필요합니다.
논의하는 구성품에 따라 용어의 의미가 달라집니다. 무엇이 통전되는지, 무엇이 움직이는지, 제조사가 어떤 한계를 보호하려는지 확인하십시오.
| 구성품 또는 시스템 | 유용한 듀티 지표 | 주요 제한 메커니즘 | 요청할 데이터 |
|---|---|---|---|
| 전동 선형 액추에이터 | 명시된 기간 중 모터 통전 시간 비율 | 모터, 기어박스, 브레이크, 전자장치, 스크루, 온도 | 부하-듀티 차트, 기준 기간, 주변 온도 한계, 통전 유지 규칙 |
| 공압 실린더 | 사이클/분, 스트로크/분, 속도, 이동 거리, 충격 에너지, 운전 시간 | 씰, 가이드, 쿠션, 스토퍼, 공기 유로, 오염 | 모델별 주파수/속도 한계, 하중 및 모멘트 데이터, 쿠션 정격, 시험 조건 |
| 솔레노이드 밸브 코일 | 통전 시간 또는 연속/간헐 코일 정격 | 코일 온도와 절연 | 전압, 주파수, 주변 온도 한계, 코일 듀티 정격 |
| 압축기 | 부하/운전 시간 또는 평균 수요를 가용 용량으로 나눈 값 | 모터 및 에어엔드 온도, 제어 방식 | FAD 용량, 압력 밴드, 리시버, 예비 용량, 목표 듀티 |
한 행의 정격을 다른 행으로 옮겨 적용하지 마십시오. 연속 정격 밸브 코일을 사용한다고 실린더가 무제한 사이클에 적합해지는 것은 아닙니다. 기계적 사이클을 견디는 실린더가 옆의 전동 액추에이터도 같은 기간 계속 통전될 수 있음을 입증하지 않습니다.
기술을 폭넓게 비교하려면 선형 액추에이터의 여러 유형과 공압 실린더 대 전동 액추에이터 선정 가이드를 참조하십시오. 별도의 실린더와 액추에이터 용어 가이드는 상위 범주 관계를 설명하며, 듀티 프로파일 계산에는 이 글을 사용하십시오.
전동 선형 액추에이터 듀티 사이클은 어떻게 계산합니까?
Thomson은 전동 액추에이터 듀티 사이클을 모터 통전 시간을 통전 시간과 비통전 시간의 합으로 나눈 값으로 정의합니다. WhisperTrak 예시는 10초 통전, 90초 비통전으로 10%입니다(Thomson, WhisperTrak Electric Linear Actuator, 2026년 확인). 비율을 계산한 뒤 부하와 온도 조건을 검증하십시오.
제조사가 정한 기준 기간과 정의를 사용하십시오.
듀티 사이클(%) = 통전 시간 / (통전 시간 + 비통전 시간) x 100한 설비 시퀀스에 전진 8초, 후진 7초, 통전 유지 5초, 모터 비통전 80초가 포함된다고 가정합니다.
통전 시간 = 8 + 7 + 5 = 20초
기준 기간 = 20 + 80 = 100초
듀티 사이클 = 20 / 100 x 100 = 20%제품 정의상 모터, 브레이크 또는 드라이브가 통전 상태로 유지되는 경우에만 유지 시간을 포함하십시오. 전원을 끈 상태에서 기계적으로 위치를 유지하는 자기잠금 액추에이터는 정지 중에도 계속 전류를 공급하는 드라이브와 열 특성이 다릅니다.
비율만으로는 불완전합니다. Thomson은 허용 듀티가 최대 정격 부하와 주변 온도에 따라 달라진다고 설명하므로 유효한 계산에는 한계를 설정한 제품 조건도 필요합니다. 다음 6가지를 모두 기록하십시오.
- 실제 전진 및 후진 시간.
- 실제 생산 시퀀스에서의 통전 정지, 브레이크 해제, 조그, 셋업 동작.
- 주변 온도.
- 부하 방향, 횡하중, 장착 정렬, 완전 전진 시 기구의 반력.
- 공급 전압과 컨트롤러 한계.
- 허용 비율을 바꾸는 부하 또는 온도 곡선을 포함한 정확한 데이터시트 기준 기간.
계산값이 20%이고 브로셔에 25%라고 적혀 있다는 이유만으로 액추에이터를 승인해서는 안 됩니다. 두 값은 동일한 부하, 주변 조건, 시간 산정 방식, 제품 구성에 근거해야 합니다.
공압 실린더의 듀티는 다른 공학 문제입니다
SMC는 권장 회로 조건에서 CM2-X3423의 25 mm 스트로크에 최대 작동 주파수 12 Hz, CQ2-X3423의 5 mm 스트로크에 15 Hz를 제시합니다(SMC, High Speed/High Frequency Cylinder, 2026년 확인). 따라서 공압 듀티는 제품 및 조건별로 판단해야 합니다.
압축 공기는 전동 액추에이터의 모터 권선과 같은 냉각 문제를 만들지 않습니다. 공압 실린더의 한계는 반복 미끄럼, 씰 상태, 가이드 하중, 충격, 쿠션 용량, 튜브와 밸브 유량, 윤활, 온도, 오염, 누적 이동 거리에서 결정됩니다.
로드리스 실린더는 외부 피스톤 로드 없이 반복 직선 운동을 수행하지만, 허용 듀티 프로파일은 캐리지 하중, 속도, 쿠션 진입, 회로 유량, 누적 이동 거리로 결정됩니다.
전기적 한계도 남아 있습니다. 실린더가 정지한 긴 정지 시간에도 솔레노이드 코일이 계속 통전되면 스트로크가 추가되지 않아도 열 노출은 계속됩니다. 센서와 브레이크에도 별도 한계가 있고 비례 밸브와 컨트롤러도 마찬가지입니다. 하나의 액추에이터 비율로 묶지 말고 각 구성품을 따로 평가하십시오.
공압 장비에서 ’휴지 시간’은 대개 첫 번째 선정 변수가 아닙니다. 10초 휴지는 밸브 코일을 식힐 수 있지만 씰의 누적 이동 거리를 지우거나 횡하중에 따른 마모 방향을 되돌리거나 다음 종단 충격의 운동 에너지를 줄이지는 않습니다.
사이클 시간이 빠르면 고속 공압 실린더 체크리스트를 사용하고, 이동 툴의 무게 중심이 편심되어 있으면 선형 액추에이터 횡하중 가이드를 검토하십시오.
공압 듀티 프로파일은 어떻게 작성합니까?
ISO 19973-3:2015는 피스톤 로드형 공압 실린더의 신뢰성 시험 절차와 보고를 규정하고, ISO 19973-1은 명시된 시험 조건과 통계 평가를 요구합니다(ISO, ISO 19973-3:2015, 2015; ISO, ISO 19973-1:2015, 2015). 모호한 ‘24/7’ 표기 대신 재현 가능한 운전 프로파일을 작성하십시오.
하나의 완전한 설비 사이클부터 시작하십시오. 각 동작과 정지 시간을 따로 기록한 뒤 주파수와 이동 거리를 계산합니다.
사이클 시간 = 전진 + 전진 위치 정지 + 후진 + 후진 위치 정지
분당 사이클 수 = 60 / 초 단위 사이클 시간
사이클당 왕복 이동 거리 = 2 x 스트로크
교대조당 이동 거리 = 왕복 이동 거리 x 교대조당 사이클 수예: 실린더가 400 mm 스트로크로 분당 6사이클, 8시간 교대조 동안 작동합니다.
교대조당 사이클 수 = 6 x 60 x 8 = 2,880사이클
사이클당 이동 거리 = 2 x 0.4 = 0.8 m
교대조당 이동 거리 = 2,880 x 0.8 = 2,304 m, 즉 2.304 km이 결과는 수명 예측값이 아닙니다. 공급업체 시험, 유지보수 주기, 씰 데이터, 가이드 한계, 적용 분야에서 허용되는 성능 저하와 비교할 노출량입니다.
| 듀티 프로파일 입력값 | 기록 내용 | 중요한 이유 |
|---|---|---|
| 사이클 정의 | 전진, 정지, 후진, 정지, 중단 사이클 | 팀마다 다른 이벤트를 세는 것을 방지 |
| 스트로크와 주파수 | mm, 사이클/분, 시간/교대조 | 달력 시간을 사이클과 이동 거리로 변환 |
| 부하 형상 | 질량, 방향, 무게 중심 편심, 모멘트 | 가이드와 베어링 반력을 결정 |
| 동작 | 평균 및 최고 속도, 가속도, 쿠션 진입 속도 | 유량 수요와 정지 에너지를 결정 |
| 공기 회로 | 동적 압력, 밸브, 튜브 내경, 피팅, 배기 제한 | 실린더의 공급 부족 또는 배압 여부를 표시 |
| 환경 | 온도, 입자, 수분, 오일, 세척, 화학물질 | 씰, 윤활제, 부식, 센싱에 영향 |
| 유지보수 | 점검, 세척, 윤활, 조정, 교체 한계 | 공급업체 시험과 공장 작업을 비교 가능하게 함 |
사용 지점 수요는 공압 공기 소비량 계산기로 추정하십시오. 가용 유량을 알지만 동작 시간이 불확실하다면 스트로크 시간 계산기로 1차 추정한 뒤 실제 설비에서 동적으로 확인하십시오.
고사이클 공압 운전을 지배하는 한계
인용한 SMC 고주파 계열은 최대 2,500 mm/s에 도달하지만 모델과 보어에 따라 허용 운동 에너지는 0.16-0.98 J로 제한됩니다(SMC, High Speed/High Frequency Cylinder, 2026년 확인). 주파수, 속도, 부하, 정지 에너지를 함께 충족해야 합니다.
가장 낮은 한계를 찾으십시오.
공개된 한계 중 가장 낮은 값이 선정을 지배합니다. 요구 분당 사이클을 만족해도 페이로드가 지나치게 큰 운동 에너지로 엔드 캡에 도달하면 해당 실린더는 부적합합니다. Parker의 엔지니어링 자료는 이동 부하와 최대 피스톤 속도로 실린더 쿠션 용량을 평가하도록 지시합니다(Parker, Pneumatic Actuator Application Engineering Data, 2026년 확인).
다음 한계를 연계된 시스템으로 점검하십시오.
- 작동 주파수: 정확한 모델 한계.
- 피스톤 또는 캐리지 속도: 정상 이동과 가감속 구간.
- 운동 에너지: 이동 질량, 최고 속도, 방향, 외력, 쿠션 진입 조건, 선택한 정지 장치의 공개 용량.
- 가이드 하중과 모멘트: 모든 관련 축에서의 페이로드 무게 중심.
- 동적 압력과 유량: 실제 밸브, 튜브, 피팅, 배기 경로를 사용해 수요가 가장 큰 스트로크 동안 실린더 포트에서 측정한 압력.
- 온도: 실린더 본체, 씰, 밸브 코일, 센서, 주변 인클로저.
- 누적 이동 거리: 사이클 수만 보면 같은 주파수에서 5 mm 시험 스트로크와 2,000 mm 생산 스트로크의 기계적 노출 차이를 숨깁니다.
- 고장 기준: 누설, 드리프트, 속도 저하, 유격, 센서 오류, 씰 마모 또는 사이클 미완료.
내구 시험은 명시된 구성에만 적용됩니다. ISO 19973-1은 구성품 수명이 달라질 수 있다고 설명하며 신뢰성 결과 보고 시 통계적 해석, 문서화된 조건, 명확한 평가 방법을 요구합니다. 시료 하나로는 거의 입증할 수 없습니다.
연속 생산에서는 별도의 24/7 운전용 로드리스 실린더 내구성 가이드로 사이클을 이동 거리, 검증 증거, 파일럿 시험 계획으로 변환할 수 있습니다. 에어 쿠션 가이드는 정지 측면을 다룹니다.
25%, 50%, 100% 정격은 어떻게 비교해야 합니까?
IEC 60034-1:2026은 회전 전기기에 적용되며 Thomson은 전동 액추에이터 듀티 정격이 부하와 주변 온도에 따라 달라진다고 설명합니다(IEC, IEC 60034-1:2026, 2026; Thomson, Linear Actuators - Duty Cycle, 2026년 확인). 25%, 50%, 100%를 보편적 액추에이터 등급이 아니라 제품별 선언값으로 취급하십시오.
25%로 표시된 두 액추에이터라도 기준 기간이 다를 수 있습니다. 한 제품은 특정 부하 아래에서만 정격을 허용하고, 다른 제품은 부하-온도 차트를 사용할 수 있습니다. 명목 100% 정격에도 추력, 속도, 주변 온도, 장착, 컨트롤러 전류, 브레이크 사용 또는 허용 횡하중 한계가 있을 수 있습니다.
다음 순서로 비교하십시오.
- 정확한 부품 번호를 식별합니다.
- 제조사의 듀티 사이클 정의와 기준 기간을 확인합니다.
- 제공된 경우 관련 부하-온도 차트를 사용해 양방향 스트로크의 연속 및 최고 부하를 비교합니다.
- 주변 온도를 확인합니다.
- 통전 유지, 제동, 조그, 역전, 원점 복귀, 셋업 동작이 통전 시간에 포함되는지 확인합니다.
- 비율과 별도로 속도, 횡하중, 백래시, 스크루 수명, 브레이크 사용, 컨트롤러 한계를 점검합니다.
- 데이터시트에 필요한 조건이 명확하지 않으면 실제 시퀀스, 부하, 온도, 장착 조건을 명시한 서면 확인을 받습니다.
공압 실린더에는 이 비율을 가정된 냉각 일정으로 변환하지 마십시오. 대신 공개된 주파수, 속도, 운동 에너지, 부하, 환경, 수명 시험 정보를 사용하십시오.
생산 전 설비 검증
ISO 4414:2010은 공압 시스템의 주요 위험을 다루며 적용 범위에 의도된 작동, 조정, 유지보수, 신뢰성 있는 작동, 중단 없는 서비스를 포함합니다(ISO, ISO 4414:2010, 2010). 현장 에너지 통제와 가드 절차를 적용하면서 실제 설비에서 측정 사이클로 액추에이터를 검증하십시오.
시험 또는 정비 전에 위험한 전기 및 공압 에너지를 격리하십시오. OSHA 29 CFR 1910.147은 대상 정비 작업 중 전기, 기계, 유압, 공압, 열 및 기타 위험 에너지의 통제를 요구합니다(OSHA, Control of Hazardous Energy, 2026년 확인).
통제된 검증 절차를 실행하십시오.
- 생산 레시피를 기록합니다.
- 실제 페이로드, 스트로크, 방향, 조절 압력, 주변 조건, 일일 교대조 수와 축을 움직이는 모든 셋업 또는 세척 모드를 포함합니다.
- 드리프트가 드러날 만큼 충분한 반복 사이클에서 전진, 정지, 후진, 복귀 정지 시간을 측정합니다.
- 전동축은 모터 전류와 케이스 온도를, 공압축은 실린더·밸브 코일·배기 상태를 기록합니다.
- 최대 부하와 속도에서 쿠션 진입을 확인합니다.
- 장착부, 가이드, 튜브, 케이블, 센서에 반력이나 간섭이 있는지 점검합니다.
- 각 측정값을 적용 가능한 제품 한계와 비교합니다.
- 온도, 누설, 충격, 드리프트, 사이클 시간 변화, 이상 소음, 느슨한 장착, 센서 오류, 지령 종단점 미도달에 대한 작업 중지 기준을 정의합니다.
시동 시에만 검증하지 마십시오. 생산 속도 변경, 새 툴링, 페이로드 변경, 제어 프로그램 수정, 밸브 또는 튜브 대체, 인클로저 변경 뒤에는 재확인해야 합니다. 액추에이터 명판이 같아도 이러한 변경으로 듀티가 달라질 수 있습니다.
예를 들어 더 무거운 그리퍼는 분당 사이클 수를 바꾸지 않으면서 가이드 모멘트와 정지 에너지를 높일 수 있습니다. 더 작은 대체 밸브는 프로그램을 바꾸지 않으면서 스트로크 시간을 늘리고 동적 압력을 낮출 수 있습니다.
유용한 시운전 기록에는 타이머와 주행계가 모두 포함됩니다. 시간은 열 노출을, 사이클 수와 이동 거리는 기계적 노출을 보여 줍니다. 부하 형상과 정지 에너지까지 추가하면 공급업체 증거와 비교할 만큼 구체적인 기록이 됩니다.
선형 액추에이터 듀티 사이클 FAQ
Thomson의 15초 통전, 45초 비통전 예시는 25%이며, SMC는 25 mm 스트로크에서 12 Hz, 5 mm 스트로크에서 15 Hz 같은 공압 한계를 공개합니다(Thomson, 2026년 확인; SMC, 2026년 확인). 정답은 액추에이터 기술과 제품 조건에 따라 달라집니다.
25%는 모든 선형 액추에이터의 표준 듀티 사이클입니까?
아닙니다. Thomson은 25%를 보편적 정격이 아니라 계산 예시로 사용합니다. 허용 비율은 기준 기간, 부하, 주변 온도, 컨트롤러, 장착에 따라 달라질 수 있습니다. 정확한 제품 차트를 확인하십시오. 공압 실린더에는 이 비율 대신 모델별 주파수, 속도, 에너지, 부하, 이동 거리 데이터를 사용하십시오.
전동 액추에이터 정격이 25%이면 공압 실린더도 75% 휴지 시간이 필요합니까?
아닙니다. 전동식 25% 정격은 일반적으로 명시된 조건에서 모터 구동 액추에이터를 보호합니다. 공압식 휴지 규칙을 만드는 값이 아닙니다. 실제 생산 시퀀스에서 분당 사이클 수, 피스톤 속도, 쿠션 에너지, 가이드 하중, 공기 품질, 밸브 코일 듀티, 온도, 누적 이동 거리를 확인해야 합니다.
통전 상태의 위치 유지도 전동 액추에이터 통전 시간에 포함됩니까?
전원이 계속 공급되면 포함합니다. 100초 시퀀스에서 동작 15초와 통전 유지 5초는 그 정의에 따라 통전 시간 20%가 됩니다. 이 중 일부 시간에 출력 위치가 정지해 있어도 같습니다. 자기잠금 기구는 다를 수 있으므로 제품 매뉴얼을 확인하십시오.
액추에이터가 잠시 정격 듀티 사이클을 초과해도 됩니까?
짧은 초과 운전이 허용된다고 가정하지 마십시오. 열 결과는 이전 온도, 부하, 주변 조건, 기준 기간, 컨트롤러 보호, 제조사 과부하 규칙에 따라 달라집니다. 나중의 휴지 시간이 자동으로 초과 운전을 허용하는 것은 아닙니다. 시퀀스를 변경하기 전에 서면 제품 한계 또는 공급업체의 적용 승인을 받으십시오.
솔레노이드 밸브 코일 듀티를 공압 실린더 계산에 포함해야 합니까?
별도로 추적하십시오. 실린더의 기계적 듀티 프로파일은 동작, 속도, 에너지, 부하, 이동 거리를 다룹니다. 밸브 코일에는 고유한 통전 시간과 주변 온도 정격이 있습니다. 긴 정지 시간에 실린더가 멈춰도 코일이 계속 통전될 수 있으므로 전기 구성품이 첫 번째 열 한계가 될 수 있습니다.
실질적인 답은 간단합니다. 전동 액추에이터에는 모터 통전 시간을 계산하고, 공압 실린더에는 전체 운전 프로파일을 기술하며, 각 구성품을 자체 문서 한계와 비교해 검증하십시오. ’듀티 사이클’은 통제 변수와 기준 조건을 명시한 뒤에만 유용합니다.
외부 기술 참고자료 및 확인 날짜
Thomson, Linear Actuators - Duty Cycle. 2026-07-15 확인.
Thomson, WhisperTrak Electric Linear Actuator. 2026-07-15 확인.
SMC, High Speed/High Frequency Cylinder CM2/CQ2-X3423. 2026-07-15 확인.
ISO 19973-1:2015, Pneumatic Component Reliability - General Procedures. 2026-07-15 확인.
ISO 19973-3:2015, Pneumatic Cylinder Reliability Testing. 2026-07-15 확인.
IEC 60034-1:2026, Rotating Electrical Machines - Rating and Performance. 2026-07-15 확인.
Parker, Pneumatic Actuator Application Engineering Data. 2026-07-15 확인.
ISO 4414:2010, Pneumatic Fluid Power Safety Requirements. 2026-07-15 확인.
OSHA 29 CFR 1910.147, Control of Hazardous Energy. 2026-07-15 확인.