1. 개요

잠금 장치는 기계부품, 이동부, 회전체, 도어, 커버, 금형 또는 작업장치를 정해진 위치에 고정하고, 외력이나 진동이 작용해도 의도하지 않은 이동·회전·분리 또는 해제가 발생하지 않도록 하는 기계장치이다.

잠금 장치의 기본 기능은 다음과 같다.

• 직선운동부의 위치 고정

• 회전축의 각도 고정

• 도어와 커버의 닫힘 상태 유지

• 체결부의 풀림 방지

• 공구와 금형의 이탈 방지

• 이동부의 낙하 방지

• 조정 위치의 유지

• 운전 중 비의도적 해제 방지

• 정비 중 위험한 운동 방지

• 전원 또는 압력 상실 시 안전상태 유지

잠금 장치는 클램핑 기구와 밀접하게 관련되지만 목적이 다르다.

클램핑 기구는 대상물을 기준면에 밀착시키고 공정하중에 저항한다.
잠금 장치는 이미 설정된 위치나 결합상태가 풀리지 않도록 유지한다.

하나의 장치가 클램핑과 잠금 기능을 동시에 수행할 수도 있다. 예를 들어 오버센터 토글 클램프는 작업물을 누르는 클램핑 기능과 데드센터를 넘어선 위치에서 해제를 방지하는 잠금 기능을 동시에 가진다.

대표적인 적용 분야는 다음과 같다.

• 산업기계의 도어와 커버

• 공작기계의 공구 고정장치

• 금형 및 팔레트 교환장치

• 승강장치와 리프팅 장비

• 회전 테이블과 인덱스 장치

• 슬라이드와 직선이송장치

• 로봇축과 그리퍼

• 접이식 구조물

• 운반용 컨테이너

• 자동차 시트와 도어

• 항공기 및 철도장비

• 식품·포장기계

• 정비용 안전지지장치

잠금 장치를 설계할 때는 유지력뿐 아니라 해제성, 안전성, 상태검출, 마모, 공차 및 비상작동을 함께 고려해야 한다.

2. 잠금과 클램핑의 차이

2.1 클램핑

클램핑은 작업물이나 부품을 기준면에 밀착시키고 외력에 저항하도록 지속적인 압착력을 제공한다.

주요 목적은 다음과 같다.

• 작업물 위치 유지

• 공정하중 저항

• 미끄럼 방지

• 진동 억제

• 변형 제어

2.2 잠금

잠금은 부품이나 기구가 설정된 위치에서 움직이거나 해제되지 않도록 운동을 차단하는 기능이다.

주요 목적은 다음과 같다.

• 위치 이탈 방지

• 역구동 방지

• 체결부 풀림 방지

• 도어 개방 방지

• 낙하 방지

• 안전상태 유지

2.3 기능적 관계

클램프는 지속적인 힘에 의존하는 경우가 많고, 잠금장치는 형상결합이나 기계적 걸림을 이용하는 경우가 많다.

예를 들면 다음과 같다.

• 유압 실린더의 압력 유지: 클램핑

• 실린더 로드의 잠금핀 삽입: 잠금

• 나사로 공구를 누름: 클램핑

• 로크너트로 나사의 회전을 방지: 잠금

• 도어를 프레임에 밀착: 클램핑

• 래치가 도어 개방을 방지: 잠금

3. 잠금 장치의 기본 요구사항

잠금 장치는 적용 목적에 따라 다음 성능을 확보해야 한다.

3.1 충분한 유지력

외력, 토크, 진동 및 충격이 작용해도 잠금이 풀리지 않아야 한다.

3.2 확실한 체결

부분적으로만 걸린 상태나 불완전한 결합상태가 발생하지 않아야 한다.

3.3 명확한 해제

정상적인 해제명령이 있을 때 과도한 힘 없이 해제되어야 한다.

3.4 오조작 방지

작업자의 실수나 우발적 접촉으로 잠금이 해제되지 않아야 한다.

3.5 상태 확인

잠금과 해제 상태를 육안, 기계적 표시 또는 센서로 확인할 수 있어야 한다.

3.6 반복수명

반복적인 체결과 해제에서도 마모, 유격 및 유지력 변화가 허용범위 안에 있어야 한다.

3.7 환경 적합성

분진, 수분, 세척액, 부식, 온도 및 진동환경에서도 작동해야 한다.

3.8 비상해제

전원이나 압력 상실 또는 고장 시 안전하게 수동으로 해제할 수 있어야 한다.

4. 잠금 장치의 기본 분류

4.1 형상결합식 잠금

부품끼리 물리적으로 맞물려 운동을 방지한다.

• 잠금핀

• 인덱스 핀

• 래치

• 폴과 래칫

• 도그 클러치

• 톱니형 잠금장치

• 키와 스플라인

• 베이어닛 잠금장치

4.2 마찰식 잠금

접촉면의 마찰력을 이용하여 움직임을 방지한다.

• 마찰 브레이크

• 콜릿 잠금

• 테이퍼 잠금

• 웨지 잠금

• 클램프 링

• 축 잠금장치

• 마찰식 회전잠금

4.3 나사식 잠금

나사산과 체결부를 이용한다.

• 로크너트

• 더블너트

• 나일론 인서트 너트

• 캐슬너트와 코터핀

• 세트스크루

• 탭 와셔

• 나사고정제

• 자동잠금 나사

4.4 오버센터식 잠금

링크가 데드센터를 넘어간 위치에서 외력이 해제를 유발하지 못하도록 한다.

• 토글 래치

• 오버센터 레버

• 링크 잠금장치

• 접이식 구조 잠금

4.5 브레이크식 잠금

마찰재나 제동부를 이용해 축 또는 이동부를 정지상태로 유지한다.

• 디스크 브레이크

• 드럼 브레이크

• 밴드 브레이크

• 스프링 작동 브레이크

• 전자 브레이크

• 모터 홀딩 브레이크

4.6 유체식 잠금

유압이나 공압 유로를 차단하여 액추에이터의 이동을 방지한다.

• 체크밸브

• 파일럿 작동 체크밸브

• 카운터밸런스 밸브

• 로드록 실린더

• 유압 클램핑 밸브

4.7 전자기식 잠금

전자기력이나 전기신호를 이용한다.

• 솔레노이드 잠금핀

• 전자 도어락

• 전자 브레이크

• 전자석 잠금장치

• 전자영구자석 잠금장치

5. 잠금 방향에 따른 분류

5.1 직선운동 잠금

슬라이더, 실린더 로드, 승강축 또는 가이드의 직선이동을 차단한다.

5.2 회전운동 잠금

축, 회전 테이블, 핸들 또는 힌지의 회전을 차단한다.

5.3 축방향 분리 방지

축, 핀, 공구 또는 커넥터가 축방향으로 빠지는 것을 방지한다.

5.4 개폐 잠금

도어, 커버, 해치 또는 케이스의 개방을 방지한다.

5.5 조정위치 잠금

조절나사, 핸드휠, 가이드 또는 센서 브래킷의 설정위치를 유지한다.

5.6 낙하 방지 잠금

승강부나 수직축이 중력에 의해 하강하는 것을 방지한다.

6. 포지티브 잠금과 마찰 잠금

6.1 포지티브 잠금

핀, 톱니, 홈 또는 걸림부가 물리적으로 맞물려 운동을 차단한다.

장점:

• 유지력이 마찰계수에 크게 좌우되지 않음

• 상태가 명확함

• 진동에 강함

• 안전기능에 유리함

단점:

• 정해진 위치에서만 잠글 수 있음

• 위치정렬이 필요함

• 충격 체결 시 손상 가능

• 유격이 발생할 수 있음

6.2 마찰 잠금

두 접촉면을 압착하여 마찰력으로 이동을 막는다.

장점:

• 임의의 위치에서 잠금 가능

• 미세조정에 유리함

• 구조가 비교적 단순함

• 연속적인 위치고정 가능

단점:

• 마찰계수 변화에 민감함

• 진동이나 윤활로 풀릴 수 있음

• 큰 유지력에는 큰 압착력이 필요함

• 마모에 따라 성능이 달라짐

6.3 선정 원칙

안전과 직접 관련되는 위치고정에는 포지티브 잠금을 우선 적용하고, 연속 위치조정이 필요한 경우 마찰 잠금을 보조적으로 사용하는 것이 바람직하다.

7. 잠금핀

7.1 정의

잠금핀은 고정부와 이동부의 구멍을 관통하여 상대운동을 차단하는 가장 기본적인 형상결합식 잠금장치이다.

7.2 주요 유형

• 수동 삽입핀

• 볼록형 인덱스 핀

• 스프링 플런저

• 볼 잠금핀

• 퀵 릴리스 핀

• 테이퍼 핀

• 유압 작동핀

• 공압 작동핀

• 솔레노이드 핀

7.3 장점

• 구조가 단순함

• 확실한 형상잠금

• 큰 전단하중 지지 가능

• 잠금상태 확인이 쉬움

• 유지보수가 간단함

7.4 단점

• 구멍 정렬이 필요함

• 핀에 충격하중이 발생할 수 있음

• 마모에 따라 유격 증가

• 오염으로 삽입불량 가능

• 하중이 걸린 상태에서 해제하기 어려움

8. 잠금핀의 하중계산

잠금핀은 일반적으로 전단, 굽힘 및 면압을 받는다.

8.1 단일 전단

τ = F / A

원형 핀의 단면적은 다음과 같다.

A = πd² / 4

8.2 이중 전단

τ = F / 2A

이중 전단 구조는 동일 지름에서 단일 전단보다 큰 하중을 지지할 수 있다.

8.3 면압

핀 지름을 (d), 접촉두께를 (t)라고 하면 평균 면압은 다음과 같다.

p_b = F / dt

8.4 핀 굽힘

고정부 사이의 간격이 크거나 핀과 구멍 사이에 유격이 있으면 핀에 굽힘모멘트가 발생한다.

8.5 설계 검토사항

• 핀 전단

• 핀 굽힘

• 구멍 면압

• 피로하중

• 충격하중

• 핀 이탈방지

• 삽입 및 해제력

• 부식과 고착

9. 인덱스 핀과 플런저

9.1 인덱스 핀

회전판이나 슬라이더를 미리 정해진 위치에 반복적으로 고정하는 핀이다.

9.2 스프링 플런저

내부 스프링이 핀이나 볼을 밀어 홈 또는 구멍에 자동으로 걸리게 한다.

9.3 주요 적용

• 회전 인덱스 테이블

• 조정식 가이드

• 접이식 핸들

• 슬라이드 위치고정

• 교환식 치구

• 높이 조절장치

9.4 설계 주의사항

플런저는 위치확인에는 적합하지만 큰 안전하중을 직접 지지하는 용도로는 제한적일 수 있다.

큰 하중에는 별도의 잠금핀이나 포지티브 스토퍼를 적용해야 한다.

10. 볼 잠금핀

볼 잠금핀은 핀 끝부분의 볼이 돌출되어 핀이 빠지는 것을 방지하는 퀵 릴리스 방식이다.

10.1 작동원리

버튼을 누르면 내부 로드가 이동하여 볼이 핀 내부로 들어가고, 버튼을 놓으면 볼이 다시 돌출된다.

10.2 장점

• 빠른 삽입과 제거

• 별도의 공구 불필요

• 핀 이탈 방지

• 반복 교환에 적합

10.3 단점

• 내부구조가 오염에 민감함

• 볼과 홈의 국부응력

• 충격하중에 주의

• 정기적인 청소와 윤활 필요

11. 래치 장치

11.1 정의

래치는 돌기, 훅, 홈 또는 걸쇠가 상대부품과 맞물려 도어나 커버의 개방을 방지하는 장치이다.

11.2 주요 유형

• 슬라이드 볼트 래치

• 훅 래치

• 캠 래치

• 토글 래치

• 회전 래치

• 스프링 래치

• 푸시투클로즈 래치

• 로터리 래치

11.3 장점

• 빠른 잠금과 해제

• 구조가 비교적 단순함

• 육안 확인 가능

• 도어와 커버에 적용하기 쉬움

11.4 단점

• 걸림부 마모

• 정렬오차에 민감함

• 충격개방 가능성

• 불완전한 체결상태 발생 가능

12. 토글 래치와 오버센터 잠금

12.1 작동원리

레버와 링크가 데드센터를 넘어가면 외부 분리력이 링크를 해제방향으로 움직이기 어렵게 된다.

12.2 특징

• 빠른 수동조작

• 결합부품을 서로 당겨 밀착

• 일정한 인장력 제공

• 오버센터에서 기계적 잠금

• 도어, 금형 및 컨테이너에 적합

12.3 설계 검토사항

• 오버센터 이동량

• 후크 길이

• 래치 인장력

• 손잡이 작동력

• 스토퍼 위치

• 진동

• 마모 후 잠금상태

12.4 과도한 오버센터

오버센터 이동량이 지나치게 크면 해제력이 증가하고 링크와 핀의 하중이 커질 수 있다.

13. 래칫과 폴

13.1 정의

래칫 휠의 비대칭 톱니와 폴이 맞물려 한 방향의 회전은 허용하고 반대방향의 회전은 차단하는 장치이다.

13.2 주요 구성

• 래칫 휠

• 폴

• 폴 스프링

• 지지축

• 해제 레버

• 스토퍼

13.3 주요 적용

• 윈치

• 호이스트

• 장력조절장치

• 핸드브레이크

• 리프팅장치

• 단계식 위치조정

13.4 장점

• 단계별 위치고정

• 역회전 방지

• 구조가 단순함

• 큰 토크 지지 가능

13.5 단점

• 연속적인 임의각도 잠금이 어려움

• 폴과 톱니에 충격 발생

• 소음

• 백래시

• 반복충격에 의한 피로

14. 래칫 장치의 하중

래칫에 토크 (T)가 작용하고 톱니 작용반경이 (r)이면 접선력은 다음과 같다.

F_t = T / r

폴과 톱니는 다음 하중을 검토해야 한다.

• 톱니 굽힘

• 톱니 접촉응력

• 폴 전단

• 폴 굽힘

• 지지핀 전단

• 충격하중

• 피로하중

래칫이 회전 중 갑자기 체결되면 정적 계산보다 훨씬 큰 충격하중이 발생할 수 있다.

15. 도그 클러치와 톱니 잠금

15.1 정의

축방향으로 이동하는 돌기나 톱니가 상대부품의 홈과 맞물려 회전을 차단하거나 토크를 전달하는 방식이다.

15.2 특징

• 큰 토크 전달 가능

• 미끄럼 없는 포지티브 결합

• 명확한 결합상태

• 회전축 잠금에 적합

15.3 단점

• 톱니 위치정렬 필요

• 회전 중 체결 시 충격

• 유격 발생 가능

• 모서리 마모

• 고속 체결에 부적합

15.4 주요 적용

• 기어 선택장치

• 회전 테이블 잠금

• 공구교환장치

• 축 연결장치

• 인덱스 기구

16. 나사식 잠금장치

나사식 잠금장치는 체결나사나 조정나사가 진동과 외력에 의해 풀리거나 회전하지 않도록 한다.

주요 방식은 다음과 같다.

• 더블너트

• 로크너트

• 나일론 인서트 너트

• 금속 변형식 잠금너트

• 캐슬너트와 코터핀

• 탭 와셔

• 스프링 와셔

• 톱니 와셔

• 세트스크루

• 나사고정제

• 와이어 로킹

17. 더블너트

두 개의 너트를 서로 반대방향으로 조여 나사산에 예압을 발생시키는 방식이다.

17.1 장점

• 구조가 단순함

• 표준너트 사용 가능

• 조정위치 고정에 적합

• 재사용 가능

17.2 단점

• 축방향 공간 필요

• 정확한 체결절차 필요

• 작업자에 따른 체결편차

• 진동환경에서 점검 필요

18. 로크너트

로크너트는 마찰이나 재료변형을 이용하여 나사축에 대한 회전을 방지한다.

18.1 주요 유형

• 나일론 인서트형

• 금속 변형형

• 슬롯형

• 클램핑형

• 베어링 고정용 정밀 로크너트

18.2 선정요소

• 온도

• 반복 사용횟수

• 진동

• 체결토크

• 내약품성

• 청정도

• 나사 정밀도

나일론 인서트형은 고온환경에서 성능이 저하될 수 있으므로 사용온도를 확인해야 한다.

19. 캐슬너트와 코터핀

캐슬너트의 홈과 볼트의 관통구멍을 맞춘 후 코터핀을 삽입하여 너트의 회전을 형상적으로 방지한다.

19.1 장점

• 육안 확인 가능

• 포지티브 잠금

• 진동에 강함

• 안전 중요 체결부에 적합

19.2 단점

• 구멍과 홈 정렬 필요

• 미세한 체결각 조정이 제한됨

• 코터핀 교체 필요

• 조립시간 증가

20. 탭 와셔와 잠금판

와셔나 금속판의 일부를 너트 또는 고정부 방향으로 접어 회전을 방지한다.

20.1 적용

• 베어링 로크너트

• 기어축

• 회전체

• 중장비 체결부

• 반복적인 진동부

20.2 장점

• 확실한 형상잠금

• 구조가 단순함

• 잠금상태 확인이 쉬움

20.3 단점

• 재사용이 제한될 수 있음

• 접는 과정에서 손상 가능

• 조립공간 필요

21. 세트스크루

세트스크루는 나사의 끝부분으로 축이나 부품을 눌러 상대운동을 방지한다.

21.1 끝단 형상

• 평끝

• 컵포인트

• 콘포인트

• 도그포인트

• 나일론 팁

• 볼 팁

21.2 장점

• 구조가 간단함

• 설치공간이 작음

• 조정위치 고정에 편리함

• 저비용

21.3 단점

• 축 표면손상

• 유지력이 마찰에 의존

• 진동에 의해 풀릴 가능성

• 큰 토크 전달에는 제한적

중요한 토크 전달부에서는 키, 스플라인 또는 클램핑 허브를 함께 적용하는 것이 바람직하다.

22. 나사고정제

액상 접착제가 나사산 사이에서 경화되어 나사의 풀림을 방지한다.

22.1 장점

• 나사산 전체에 하중분산

• 진동에 대한 저항

• 누설방지 효과

• 별도 잠금부품 감소

22.2 단점

• 경화시간 필요

• 표면오염에 민감함

• 분해토크 증가

• 온도와 화학환경의 영향

• 재조립 시 세척 필요

22.3 사용 시 고려사항

• 요구 분해 가능성

• 나사 크기

• 금속재료

• 사용온도

• 오일 오염

• 식품 접촉 가능성

• 경화조건

23. 웨지 잠금

23.1 정의

경사진 웨지를 삽입하여 두 부품 사이에 압착력을 발생시키고 마찰과 형상효과로 이동을 차단한다.

23.2 자립조건

웨지각을 (\alpha), 마찰각을 (\phi)라고 하면 일반적으로 다음 조건에서 자립 가능성이 높다.

(\phi > \alpha)

또는,

(\mu > \tan\alpha)

23.3 장점

• 큰 잠금력

• 콤팩트한 구조

• 높은 강성

• 임의 위치잠금 가능

• 유격 제거 가능

23.4 단점

• 마찰계수 변화에 민감함

• 해제력이 클 수 있음

• 마모와 고착

• 윤활상태에 따른 성능변화

안전기능에는 마찰 자립만 사용하지 말고 별도의 잠금핀이나 스토퍼를 추가하는 것이 좋다.

24. 테이퍼 잠금

원추면 또는 테이퍼면을 서로 밀착시켜 축, 허브, 공구 또는 콜릿을 고정한다.

24.1 주요 적용

• 공작기계 공구홀더

• 테이퍼 부시

• 콜릿

• 축과 허브

• 드릴척

• 회전공구

24.2 장점

• 높은 중심정렬성

• 큰 접촉면적

• 높은 토크 전달

• 유격이 작음

• 반복정밀도가 높음

24.3 단점

• 표면정밀도 요구

• 오염에 민감함

• 과도한 삽입으로 고착 가능

• 해제기구 필요

25. 콜릿 잠금

슬릿이 있는 콜릿을 테이퍼면으로 이동시켜 축이나 공구를 원주방향으로 균일하게 고정한다.

25.1 특징

• 높은 동심도

• 균일한 원주압력

• 빠른 체결

• 작은 직경부품에 적합

• 높은 반복정밀도

25.2 주요 검토사항

• 콜릿 수축량

• 테이퍼각

• 인장력

• 접촉압력

• 재료 피로

• 오염

• 해제성

26. 축 잠금장치

축과 허브 사이의 마찰결합을 이용해 회전과 축방향 이동을 방지한다.

26.1 주요 유형

• 클램핑 허브

• 분할 허브

• 테이퍼 잠금부시

• 키리스 로킹 디바이스

• 슈링크 디스크

• 클램프 링

26.2 장점

• 키홈 없이 토크 전달 가능

• 축 손상 감소

• 정렬성이 좋음

• 조립과 분해가 비교적 쉬움

• 백래시가 작음

26.3 단점

• 체결토크 관리 필요

• 표면상태에 민감함

• 과도한 조임으로 허브 변형 가능

• 마찰계수 변화의 영향

27. 브레이크식 잠금장치

브레이크식 잠금장치는 마찰재를 디스크, 드럼 또는 축에 압착하여 회전이나 직선이동을 방지한다.

27.1 주요 유형

• 디스크 브레이크

• 드럼 브레이크

• 밴드 브레이크

• 슈 브레이크

• 전자 브레이크

• 스프링 작동 브레이크

• 유압 해제 브레이크

• 공압 해제 브레이크

27.2 정적 유지토크

브레이크가 발생해야 하는 유지토크는 외부하중 토크와 안전율을 고려하여 결정한다.

T_brake ≥ S × T_load

27.3 장점

• 임의의 위치에서 잠금 가능

• 큰 토크 유지

• 운동 중 감속과 정지 가능

• 모터축과 승강축에 적용 가능

27.4 단점

• 마찰재 마모

• 발열

• 유지토크 변화

• 오일이나 수분에 민감함

• 정기점검 필요

28. 스프링 작동 브레이크

스프링 힘으로 브레이크를 체결하고 전자기력, 공압 또는 유압으로 해제하는 방식이다.

28.1 특징

• 전원 상실 시 자동 체결

• 페일세이프 기능

• 수직축 낙하 방지

• 모터 홀딩에 적합

28.2 주요 적용

• 승강축

• 호이스트

• 엘리베이터

• 로봇 관절

• 서보모터

• 자동창고

28.3 설계 검토사항

• 정적 유지토크

• 비상정지 에너지

• 해제전압

• 마찰판 마모

• 수동해제

• 잔류토크

홀딩 브레이크와 동적 정지 브레이크는 요구성능이 다르므로 구분해야 한다.

29. 직선축 잠금장치

직선 가이드, 실린더 로드 또는 리니어축의 이동을 직접 고정한다.

29.1 주요 유형

• 로드 클램프

• 리니어 가이드 브레이크

• 웨지형 축 잠금

• 스프링 클램프

• 공압 해제형 축 잠금

• 유압 해제형 축 잠금

29.2 적용

• 수직 슬라이드

• 실린더 로드

• Z축

• 리프팅 플랫폼

• 프레스 램

• 정비용 위치고정

29.3 주의사항

위치고정용 장치와 비상제동용 장치는 요구되는 에너지 흡수성능이 다르다.

정지된 축만 유지하도록 설계된 장치로 고속 이동부를 비상정지시키면 손상될 수 있다.

30. 체크밸브식 유체 잠금

30.1 체크밸브

유체가 한 방향으로만 흐르도록 하여 실린더의 역이동을 제한한다.

30.2 파일럿 작동 체크밸브

정상상태에서는 유로를 차단하고 파일럿 압력이 공급될 때만 역방향 흐름을 허용한다.

30.3 장점

• 유압·공압 실린더 위치 유지

• 회로구성이 비교적 단순함

• 압력상실 시 이동억제 가능

• 자동화에 적합

30.4 한계

• 내부누설

• 호스 파손 시 유지불가 가능성

• 유체 압축성

• 온도에 따른 압력변화

• 실린더 씰 누설

사람의 안전과 관련된 수직하중에는 체크밸브만 의존하지 말고 기계식 잠금장치를 추가해야 한다.

31. 카운터밸런스 밸브

수직하중이나 오버러닝 하중이 실린더를 제어 없이 움직이지 못하도록 배압을 유지한다.

31.1 주요 기능

• 부하 낙하 방지

• 하강속도 제어

• 호스 파손 대응

• 압력유지

• 캐비테이션 방지

31.2 설계 검토사항

• 설정압력

• 파일럿비

• 부하압력

• 발열

• 하강 안정성

• 비상해제

32. 로드록 실린더

실린더 로드에 별도의 기계식 잠금기구를 결합하여 임의 위치에서 로드를 고정한다.

32.1 주요 방식

• 스프링 클램핑·공압 해제

• 웨지 클램핑

• 콜릿 클램핑

• 롤러 잠금

• 브레이크 패드 방식

32.2 장점

• 압력상실 시 위치유지

• 임의 위치 잠금

• 수직축 낙하 방지

• 실린더와 일체화 가능

32.3 단점

• 로드 표면상태에 민감함

• 측면하중에 주의

• 반복 마모

• 비상제동 가능 여부 확인 필요

33. 솔레노이드 잠금장치

전기신호로 플런저나 핀을 이동시켜 잠금 또는 해제를 수행한다.

33.1 주요 형태

• 통전 시 잠금

• 통전 시 해제

• 쌍안정 솔레노이드

• 모터 구동 래치

• 전자식 도어 인터록

33.2 통전 시 해제형

무전원 상태에서 스프링으로 잠금되고 전원이 공급될 때 해제된다.

안전상 잠금상태를 기본으로 유지해야 하는 경우에 적합하다.

33.3 통전 시 잠금형

평상시 해제상태이며 전원이 공급될 때 잠긴다.

비상대피나 수동개방이 우선되는 경우에 적용할 수 있다.

33.4 설계 검토사항

• 정전 시 요구상태

• 코일 발열

• 연속통전 정격

• 플런저 유지력

• 수동해제

• 상태센서

34. 기계식 인터록

두 개 이상의 장치가 위험한 순서로 동시에 작동하지 못하도록 기계적으로 제한한다.

34.1 적용 사례

• 도어가 닫혀야 기계가 작동

• 잠금핀이 삽입되어야 회전 가능

• 금형이 고정되어야 프레스 작동

• 한쪽 밸브가 닫혀야 다른 밸브 개방

• 커버가 열려 있으면 구동축 차단

34.2 장점

• 제어소프트웨어와 독립적

• 오동작 방지

• 상태관계가 명확함

• 전원 없이 기능 가능

34.3 단점

• 구조가 복잡해질 수 있음

• 마모와 정렬오차

• 비정상적인 강제조작 가능성

• 정비 시 우회방지 필요

35. 도어 인터록 잠금

안전도어가 닫힌 상태를 확인하고, 위험한 운동이 끝날 때까지 도어가 열리지 않도록 한다.

35.1 주요 기능

• 도어 닫힘 검출

• 잠금핀 체결

• 잠금상태 검출

• 위험운동 종료 확인

• 안전한 해제

• 비상탈출 또는 수동해제

35.2 단순 도어스위치와의 차이

도어스위치는 도어 상태만 검출할 수 있지만, 도어 인터록 잠금장치는 도어가 실제로 열리지 않도록 기계적으로 잠근다.

35.3 적용

• 프레스

• 로봇 셀

• 회전체 장비

• 레이저 장비

• 고온장비

• 관성정지시간이 긴 기계

36. 자립성과 역구동

36.1 자립성

외력이 작용해도 기구가 스스로 해제방향으로 움직이지 않는 특성이다.

자립 가능한 대표기구는 다음과 같다.

• 저리드 나사

• 소각도 웨지

• 오버센터 토글

• 일부 웜기어

36.2 역구동

출력 측의 하중이 입력 측을 움직이는 현상이다.

볼스크루, 고효율 기어 및 일부 링크기구는 역구동될 수 있다.

36.3 안전상 주의

마찰에 의한 자립성은 다음 요인에 따라 달라진다.

• 윤활상태

• 온도

• 진동

• 충격

• 마모

• 표면처리

• 오염

위험한 하중에서는 자립성만 믿지 말고 포지티브 잠금장치를 추가해야 한다.

37. 잠금 유지력 계산

37.1 직선 유지력

잠금장치가 직선방향 하중 (F_L)을 지지해야 할 경우 안전율 (S)를 포함한 설계 유지력은 다음과 같다.

F_lock ≥ S × F_L

37.2 회전 유지토크

T_lock ≥ S × T_L

37.3 마찰식 잠금

마찰면의 수직력을 (N), 마찰계수를 (\mu)라고 하면 유지력은 다음과 같다.

F_f = μN

회전식 마찰잠금에서는 유효반경 (r_e)를 이용하여 다음과 같이 근사할 수 있다.

T_f = μNr_e

마찰면이 여러 개인 경우 접촉면 수를 반영해야 한다.

37.4 충격하중

낙하, 급정지 또는 래칫 체결에서는 정적하중보다 큰 동적하중이 발생하므로 에너지 관점의 검토가 필요하다.

38. 잠금 해제력

잠금장치는 충분히 강하게 유지하면서도 정상상태에서는 해제할 수 있어야 한다.

해제력에 영향을 주는 요소는 다음과 같다.

• 잠금부 하중

• 마찰

• 오버센터 이동량

• 웨지각

• 스프링력

• 부품 변형

• 부식

• 오염

• 온도

• 조립공차

하중이 직접 잠금핀을 누르는 구조에서는 핀이 전단하중을 받은 상태로 빠지지 않을 수 있다.

이 경우 먼저 하중을 제거하거나 언로딩 기구를 적용해야 한다.

39. 프리로드와 유격

39.1 프리로드

잠금부에 미리 하중을 가하여 틈새와 진동을 줄이는 방법이다.

39.2 장점

• 유격 감소

• 진동 억제

• 소음 감소

• 반복정밀도 향상

• 충격 완화

39.3 단점

• 작동력 증가

• 마찰과 마모 증가

• 발열

• 부품변형

• 해제력 증가

포지티브 잠금은 유격을 가질 수 있으므로, 필요하면 스프링이나 웨지를 이용한 예압을 함께 적용한다.

40. 잠금상태 검출

잠금장치는 실제 잠금상태를 제어시스템에 전달할 수 있어야 한다.

40.1 위치센서

핀, 래치 또는 레버가 최종 위치에 도달했는지 확인한다.

40.2 근접센서

금속 잠금부품의 위치를 비접촉으로 검출한다.

40.3 리미트 스위치

잠금부와 직접 접촉하여 상태를 검출한다.

40.4 듀얼 채널 센서

안전기능에서는 두 개의 독립적인 신호를 이용하여 고장을 검출한다.

40.5 힘과 압력 검출

유압·공압 잠금에서는 압력센서를 이용해 구동상태를 확인할 수 있다.

40.6 주의사항

잠금 액추에이터의 위치가 잠금 완료를 항상 의미하는 것은 아니다.

핀과 구멍이 어긋나거나 이물질이 끼어 있어도 액추에이터가 전진할 수 있으므로, 실제 삽입 깊이나 상대부품 상태를 함께 확인하는 것이 좋다.

41. 잠금 순서

일반적인 잠금 순서는 다음과 같다.

이동부 정지
→ 위치 확인
→ 하중 안정화
→ 잠금부 정렬
→ 잠금 작동
→ 잠금 완료 확인
→ 구동력 제거 또는 공정 수행

해제 순서는 다음과 같다.

공정 종료
→ 외부하중 제거
→ 잠금부 언로딩
→ 잠금 해제
→ 해제 완료 확인
→ 이동 허용

잠금이 완료되기 전에 구동력을 제거하거나 공정을 시작하면 핀과 래치에 충격이 발생할 수 있다.

42. 페일세이프 잠금

페일세이프 잠금은 전원, 공압 또는 유압이 상실되었을 때 더 안전한 상태로 전환되거나 안전상태를 유지한다.

42.1 대표적인 방식

• 스프링 잠금·전기 해제

• 스프링 잠금·공압 해제

• 스프링 잠금·유압 해제

• 중력에 의한 자동잠금

• 오버센터 기계잠금

• 전자영구자석

• 자동 낙하방지 폴

42.2 선정 기준

• 정전 시 잠금 또는 해제 중 어느 상태가 안전한가

• 화재나 비상대피 시 수동개방이 필요한가

• 수직하중이 존재하는가

• 잠금상태를 얼마나 오래 유지해야 하는가

• 저장에너지가 존재하는가

43. 비상해제

고장이나 정전 시 잠금장치를 안전하게 해제할 수 있어야 한다.

43.1 주요 방식

• 수동 레버

• 수동 볼트

• 케이블 릴리스

• 비상 키

• 유압 수동펌프

• 공압 수동밸브

• 브레이크 수동해제

• 보조 전원

43.2 설계 원칙

• 일반 작업자가 임의로 조작하기 어렵게 한다.

• 정비자는 공구나 키를 이용해 접근할 수 있게 한다.

• 해제 시 하중이 갑자기 움직이지 않도록 한다.

• 비상해제 후 자동으로 정상운전되지 않게 한다.

• 해제상태를 표시한다.

44. 과부하와 오잠금 방지

44.1 과부하 원인

• 이동부가 완전히 정지하기 전 잠금

• 핀과 구멍의 정렬불량

• 잠금상태에서 구동

• 과도한 충격하중

• 허용토크 초과

• 잠금부 마모

• 이물질

44.2 보호방법

• 기계식 스토퍼

• 토크 리미터

• 전단핀

• 힘센서

• 위치 인터록

• 속도 인터록

• 잠금 완료센서

• 모터 토크 제한

• 유압 릴리프 밸브

• 소프트웨어 시퀀스

44.3 오잠금 방지

잘못된 위치에서 잠금핀이 전진하지 않도록 다음을 적용할 수 있다.

• 테이퍼 선단

• 가이드 부시

• 위치검출

• 키 형상

• 비대칭 홈

• 기계식 인터록

45. 재료선정

45.1 잠금핀과 폴

• 열처리 합금강

• 침탄강

• 베어링강

• 공구강

• 스테인리스강

45.2 래치와 레버

• 탄소강

• 합금강

• 주강

• 스테인리스강

• 알루미늄 합금

45.3 마찰부

• 마찰재

• 소결재

• 청동

• 강화 폴리머

• 탄소계 복합재

45.4 부시와 가이드

• 청동

• 소결금속

• 폴리머 복합부시

• PTFE 계열

• 경화강

45.5 선정요소

• 전단강도

• 굽힘강도

• 피로강도

• 충격인성

• 마모

• 부식

• 세척성

• 사용온도

• 식품 접촉

• 비용

46. 열처리와 표면처리

잠금부는 반복적인 접촉과 충격을 받기 때문에 표면경도와 내부인성을 함께 확보해야 한다.

주요 처리방법은 다음과 같다.

• 침탄

• 질화

• 고주파 열처리

• 조질

• 경질크롬 도금

• 무전해 니켈 도금

• DLC 코팅

• 흑착색

• 연삭

• 래핑

• 쇼트피닝

핀, 폴, 래칫 톱니 및 테이퍼면은 높은 내마모성이 필요하지만 지나치게 취성화되지 않도록 해야 한다.

47. 마찰과 윤활

47.1 주요 윤활부

• 잠금핀과 부시

• 래치 회전축

• 래칫과 폴

• 웨지면

• 테이퍼면

• 나사산

• 브레이크 구동부

47.2 윤활의 장점

• 마모 감소

• 삽입 및 해제력 감소

• 부식 방지

• 고착 방지

• 반복성 향상

47.3 주의사항

마찰 자립식 잠금부에 윤활제를 적용하면 잠금력이 감소하거나 역구동이 발생할 수 있다.

브레이크 마찰면이나 마찰 클램프면에는 의도하지 않은 윤활유가 유입되지 않도록 해야 한다.

48. 공차와 정렬

잠금장치는 정렬오차와 공차에 민감할 수 있다.

48.1 주요 공차요소

• 핀과 구멍 간극

• 축과 부시 동심도

• 래치와 스트라이커 위치

• 톱니 피치오차

• 테이퍼 각도

• 평행도

• 직각도

• 장착면 위치

48.2 간극이 너무 작은 경우

• 삽입불량

• 열팽창 고착

• 오염 민감도 증가

• 조립 어려움

48.3 간극이 너무 큰 경우

• 유격

• 충격

• 위치오차

• 소음

• 피로수명 저하

48.4 보정방법

• 테이퍼 선단

• 플로팅 마운트

• 구면와셔

• 가이드 부시

• 스프링 보상

• 조정식 스트라이커

49. 열팽창의 영향

온도변화는 잠금부품의 간극, 삽입력 및 유지력을 변화시킨다.

선팽창량은 다음과 같다.

ΔL = αLΔT

여기서,

• α: 선팽창계수

• L: 기준길이

• ΔT: 온도변화

고온장비와 세척장비에서는 다음을 검토해야 한다.

• 핀과 구멍의 차등팽창

• 이종재료 사용

• 열변형

• 윤활제 점도

• 스프링력 변화

• 씰 열화

50. 진동과 풀림

진동은 나사, 래치 및 마찰식 잠금장치의 해제를 유발할 수 있다.

50.1 진동에 취약한 방식

• 단순 마찰너트

• 세트스크루

• 마찰 레버

• 예압이 낮은 래치

• 느슨한 잠금핀

50.2 대책

• 포지티브 잠금

• 더블너트

• 자동잠금 너트

• 코터핀

• 잠금판

• 나사고정제

• 스프링 예압

• 상태검출

• 정기적인 토크점검

51. 주요 고장 형태

51.1 잠금핀 전단

허용하중을 초과하거나 충격하중이 발생할 때 핀이 파손된다.

51.2 핀과 구멍 마모

반복적인 충격과 미세운동으로 간극이 증가한다.

51.3 래치 불완전 체결

정렬불량, 이물질 또는 조정오류로 완전히 걸리지 않는다.

51.4 래칫 톱니 파손

과도한 토크, 충격 또는 피로로 톱니가 손상된다.

51.5 웨지 고착

마모, 부식, 오염 또는 과도한 하중으로 해제되지 않는다.

51.6 브레이크 유지력 저하

마찰재 마모, 오일 오염 또는 스프링 피로로 유지토크가 감소한다.

51.7 나사 풀림

진동, 체결력 부족 또는 잠금장치 손상으로 발생한다.

51.8 센서 오검출

센서 위치오류, 배선불량 또는 이물질로 실제 상태와 다른 신호가 발생한다.

52. 고장모드와 결과

53. 유지보수와 점검

53.1 일상점검

• 잠금과 해제 동작

• 비정상적인 소음

• 유격

• 핀 삽입상태

• 래치 체결상태

• 센서표시

• 누유와 누기

• 부식

• 이물질

• 수동해제장치

53.2 정기점검

• 핀 지름과 마모량

• 구멍 변형

• 부시 간극

• 래칫 톱니

• 폴 스프링

• 브레이크 마찰재

• 잠금너트 체결상태

• 유압·공압 누설

• 센서 위치

• 전기배선

53.3 교체대상 부품

• 핀

• 부시

• 폴

• 스프링

• 마찰패드

• 래치 훅

• 스트라이커

• 씰

• 센서

• 잠금너트

53.4 상태기반 보전

다음 데이터를 활용할 수 있다.

• 잠금 작동시간

• 해제시간

• 구동전류

• 솔레노이드 온도

• 브레이크 간극

• 유지력

• 진동

• 반복횟수

• 센서 오차

• 유체압력

54. 안전설계

54.1 주요 위험

• 잠금 해제로 인한 낙하

• 회전체의 비의도적 회전

• 도어 개방

• 저장에너지 방출

• 핀 파손에 따른 비산

• 잠금부 사이의 손 끼임

• 비상해제 중 하중이동

• 잠금상태 오인

54.2 안전설계 원칙

• 위험하중에는 포지티브 잠금을 사용한다.

• 단일 부품의 고장으로 위험상태가 발생하지 않도록 한다.

• 잠금완료를 검출한 후에만 운전을 허용한다.

• 해제 전에 하중을 제거한다.

• 수동해제 시 보조지지를 사용한다.

• 마찰 자립에만 의존하지 않는다.

• 잠금부의 강도와 피로수명을 검증한다.

• 정비 중 에너지 차단절차를 적용한다.

55. 이중 잠금과 중복설계

고위험 장비에서는 하나의 잠금장치 외에 독립적인 두 번째 잠금수단을 적용할 수 있다.

대표적인 조합은 다음과 같다.

• 브레이크와 잠금핀

• 체크밸브와 로드 클램프

• 나사 자립과 안전너트

• 오버센터 링크와 세이프티 핀

• 유압 유지와 기계식 스토퍼

• 전자 잠금과 수동 래치

이중 잠금장치는 두 장치가 동일한 원인으로 동시에 고장 나지 않도록 서로 다른 작동원리를 사용하는 것이 좋다.

56. 식품기계의 잠금장치

식품기계에서는 잠금성능뿐 아니라 위생성, 세척성 및 내식성을 고려해야 한다.

56.1 주요 요구사항

• 식품잔류물이 축적되지 않는 구조

• 개방형 세척구조

• 깊은 홈과 틈 최소화

• 노출 나사산 최소화

• 배수 가능한 표면

• 내식성 재료

• 식품용 윤활제

• 분해와 조립이 쉬운 구조

• 잠금부품의 분실 방지

56.2 권장 방식

• 캡티브 잠금핀

• 위생형 래치

• 스테인리스 토글 래치

• 공구 없이 분해 가능한 잠금장치

• 센서가 포함된 위생 도어 인터록

56.3 주의사항

볼 잠금핀, 스프링 플런저 및 복잡한 래치 내부에는 세척액이나 식품잔류물이 남을 수 있으므로 직접 식품접촉구역에는 밀폐형 또는 쉽게 분해되는 구조를 적용해야 한다.

57. 포장기계의 잠금장치

포장기계에서는 고속 반복작동과 빈번한 제품교환을 고려해야 한다.

주요 적용은 다음과 같다.

• 가이드 위치고정

• 실링 조 잠금

• 커버 인터록

• 교환부품 퀵 릴리스

• 필름롤 축 잠금

• 높이조절부 잠금

• 정비용 안전핀

요구사항은 다음과 같다.

• 빠른 조작

• 반복 위치정밀도

• 잠금상태 육안확인

• 공구 없는 교환

• 진동에 대한 풀림 방지

• 부품 분실 방지

58. 공작기계의 잠금장치

공작기계에서는 높은 강성, 반복정밀도 및 절삭진동에 대한 저항이 중요하다.

주요 적용은 다음과 같다.

• 공구 클램프

• 팔레트 잠금

• 회전 테이블 인덱스핀

• 축 브레이크

• 주축 공구잠금

• 가이드 잠금

• 조정나사 로크너트

공작기계용 잠금장치는 잠금 후 유격과 탄성변형이 가공정밀도에 직접 영향을 주므로 유지력뿐 아니라 강성을 함께 검토해야 한다.

59. 승강장치의 잠금

수직축과 승강장치에서는 잠금장치의 고장이 낙하로 이어질 수 있으므로 가장 엄격한 검토가 필요하다.

대표적인 구성은 다음과 같다.

구동모터
→ 감속기
→ 승강나사 또는 체인
→ 홀딩 브레이크
→ 기계식 낙하방지장치

주요 검토사항:

• 정적 유지하중

• 비상정지 에너지

• 정전 시 작동

• 이중 잠금

• 수동해제

• 과속 검출

• 구조부 강도

• 반복시험

60. 로봇과 자동화장비의 잠금

로봇 및 자동화장비에서는 정비, 공구교환, 위치유지 및 비상상태에 잠금장치가 사용된다.

주요 적용은 다음과 같다.

• 로봇 관절 브레이크

• 그리퍼 공구 잠금

• 툴체인저 잠금핀

• 이동축 로드 클램프

• 팔레트 잠금

• 안전도어 인터록

• 정비용 축 고정핀

요구사항은 다음과 같다.

• 고속 상태검출

• 제어시스템과의 인터록

• 정전 시 안전상태

• 낮은 백래시

• 반복정밀도

• 수동 복구 가능성

61. 적용 사례

61.1 회전 인덱스 테이블

테이블 회전
→ 목표각도 도달
→ 구동정지
→ 테이퍼 잠금핀 삽입
→ 잠금완료 검출
→ 가공 수행

주요 검토사항:

• 핀 전단

• 위치 반복정밀도

• 테이퍼 접촉

• 삽입 충격

• 칩 유입

• 잠금 완료센서

61.2 수직 슬라이드

목표위치 도달
→ 모터 정지
→ 스프링 브레이크 체결
→ 로드 클램프 작동
→ 위치유지

주요 검토사항:

• 하중

• 낙하방지

• 이중잠금

• 해제순서

• 비상정지

• 수동복구

61.3 안전도어

도어 닫힘
→ 래치 체결
→ 잠금핀 삽입
→ 잠금상태 검출
→ 기계운전 허가

주요 검토사항:

• 불완전 체결

• 정전 시 상태

• 비상탈출

• 조작방지

• 센서 이중화

61.4 팔레트 잠금장치

팔레트 투입
→ 위치결정
→ 풀 스터드 결합
→ 웨지 또는 볼 잠금
→ 잠금력 확인
→ 가공

주요 검토사항:

• 반복 위치정밀도

• 인장력

• 강성

• 칩과 절삭유

• 해제성

• 잠금력 검출

61.5 접이식 구조물

구조물 전개
→ 링크 정렬
→ 오버센터 이동
→ 보조 잠금핀 삽입
→ 사용

주요 검토사항:

• 링크 좌굴

• 오버센터량

• 핀 전단

• 사용자의 오조작

• 접힘 방지

• 상태 표시

62. 해석 및 설계 도구

62.1 CAD 운동해석

• 잠금부 정렬

• 핀 삽입궤적

• 래치 회전범위

• 간섭

• 오버센터 위치

• 해제공간

• 수동조작 접근성

62.2 구조해석

• 핀 전단과 굽힘

• 래칫 톱니응력

• 폴 굽힘

• 래치 훅 응력

• 브레이크 허브응력

• 잠금부 프레임변형

• 접촉응력

62.3 동역학 해석

• 체결 충격

• 비상정지 하중

• 낙하에너지

• 래칫 충격

• 브레이크 제동에너지

• 진동에 따른 풀림

62.4 유체회로 해석

• 체크밸브 누설

• 카운터밸런스 압력

• 잠금 해제시간

• 실린더 이동

• 호스 파손

• 비상압력

62.5 제어 시뮬레이션

• 잠금순서

• 해제순서

• 센서오류

• 신호지연

• 전원상실

• 압력상실

• 인터록 논리

63. 잠금장치 선정 절차

63.1 잠금대상 정의

• 직선 이동부

• 회전축

• 도어

• 커버

• 공구

• 금형

• 조정나사

• 승강장치

63.2 하중조건 정의

• 직선하중

• 토크

• 충격

• 진동

• 중력

• 관성력

• 반복횟수

• 비상정지 하중

63.3 요구 잠금방식 결정

• 정해진 위치의 포지티브 잠금

• 임의 위치의 마찰 잠금

• 자동잠금

• 수동잠금

• 페일세이프 잠금

• 이중잠금

63.4 구동방식 선정

• 수동

• 스프링

• 공압

• 유압

• 솔레노이드

• 모터

• 중력

63.5 잠금력과 강도 검토

• 핀 전단

• 톱니 굽힘

• 래치 인장

• 마찰 유지력

• 브레이크 토크

• 프레임 변형

• 안전율

63.6 정렬과 공차 검토

• 삽입간극

• 위치오차

• 열팽창

• 마모

• 오염

• 플로팅 구조

63.7 해제성 검토

• 정상해제력

• 하중상태 해제

• 언로딩 방법

• 비상해제

• 정전 시 해제

• 수동복구

63.8 상태검출 검토

• 잠금 완료

• 해제 완료

• 불완전 체결

• 압력

• 위치

• 힘

• 센서 이중화

63.9 환경 검토

• 온도

• 진동

• 분진

• 절삭유

• 수분

• 세척

• 부식

• 식품접촉

• 진공

• 클린룸

63.10 시험과 검증

• 정적 유지력 시험

• 반복수명 시험

• 충격 시험

• 진동 시험

• 전원상실 시험

• 압력상실 시험

• 비상해제 시험

• 부식 시험

• 오염 시험

• 센서 고장 시험

64. 결론

잠금장치는 기계부품, 이동부, 회전체, 도어, 공구 또는 금형을 정해진 위치와 결합상태에 유지하고, 외력이나 진동으로 인한 비의도적 이동·회전·분리 및 해제를 방지하는 장치이다.

잠금은 클램핑과 구별해야 한다. 클램핑은 대상물을 기준면에 밀착시키고 공정하중에 저항하는 기능이며, 잠금은 설정된 상태가 해제되지 않도록 운동을 차단하는 기능이다.

잠금핀, 래치, 래칫 및 도그 클러치는 부품의 형상결합을 이용하여 확실한 포지티브 잠금을 제공한다. 나사식 잠금장치는 너트와 조정나사의 풀림을 방지하며, 웨지·테이퍼·콜릿 및 축 잠금장치는 마찰과 압착력을 이용한다.

브레이크식 잠금장치는 축이나 이동부를 임의의 위치에서 고정할 수 있으며, 체크밸브와 로드록 실린더는 유압·공압 액추에이터의 위치유지에 사용된다. 솔레노이드와 전자식 잠금장치는 자동화와 상태검출에 유리하다.

잠금장치는 유지력만으로 평가해서는 안 된다. 정렬, 유격, 마모, 충격, 진동, 해제력, 전원상실, 압력상실, 비상해제 및 상태검출을 함께 고려해야 한다.

특히 사람의 안전이나 수직하중과 관련된 장비에서는 마찰이나 유체압력에만 의존하지 말고, 잠금핀이나 래칫과 같은 확실한 포지티브 잠금장치를 적용하는 것이 중요하다.

잠금장치는 다음 순서로 설계하고 선정하는 것이 적절하다.

잠금대상과 운동방향 정의
→ 정상하중·충격·진동조건 분석
→ 포지티브 또는 마찰 잠금방식 결정
→ 구동 및 해제방식 선정
→ 유지력과 구조강도 계산
→ 정렬·공차·열팽창 검토
→ 잠금 및 해제 순서 설계
→ 페일세이프와 이중잠금 검토
→ 상태검출과 인터록 구성
→ 비상해제 및 정비절차 설계
→ 환경·위생·내식성 검토
→ 반복수명·충격·전원상실 시험

적절하게 설계된 잠금장치는 기계의 위치정밀도, 운전안정성, 유지보수성 및 작업자 안전을 확보하는 핵심적인 기계구성요소이다.