선형 모터를 통한 모션 제어 혁신

Jun 19, 2023

선형 모터는 기존의 회전식 모터 구동 선형 액추에이터에 비해 더 빠르고 정확하며 안정적인 성능으로 모션 제어의 가능성을 재정의했습니다. 리니어 모터의 독특한 특성은 기계적 동력 전달 구성 요소 없이 부하가 이동한다는 것입니다. 대신 모터 코일의 자기장에 의해 생성된 선형 힘이 부하에 직접 결합됩니다. 이는 회전 운동을 선형으로 변환하는 기계 장치를 제거하여 시스템의 수명, 정밀도, 속도 및 전반적인 성능을 향상시킵니다.

생산성 향상, 제품 품질 향상, 신속한 개발 시간 및 엔지니어링 비용 절감에 대한 요구가 증가함에 따라 모듈식 선형 모터 설계를 활용하여 선형 모터 기술을 채택하는 것이 점점 더 대중화되고 있습니다. 계측, 정밀 절단 시스템, 반도체 및 전자 제조 장비, 웨이퍼 처리, 리소그래피, 비전 검사 시스템, 의료 장비 및 장치, 테스트 시스템, 항공우주 및 방위, 조립 라인 자동화, 인쇄 및 포장 응용 분야 및 기타 여러 응용 분야에서 사용됩니다. 높은 처리량과 고정밀 직선 운동이 요구되는 분야.

오늘날 차세대 모듈형 리니어 모터가 판도를 바꿔 놓았습니다. 턴키 모듈형 선형 모터는 시스템에 쉽게 볼트로 고정할 수 있으며 즉시 작동할 수 있어 엔지니어링 시간이 크게 단축됩니다. 이제 엔지니어는 몇 달 또는 몇 년이 아닌 단 며칠 만에 모듈형 선형 모터 기술의 강력한 이점을 기계 설계에 활용할 수 있습니다.

9가지 주요 구성 요소는 선형 모터 시스템으로 구성됩니다.

베이스 플레이트

모터 코일

영구 자석 트랙(일반적으로 네오디뮴 자석)

모터 코일을 부하에 연결하는 캐리지

캐리지가 가이드되어 베이스에 연결되는 선형 베어링 레일

위치 피드백을 위한 선형 인코더

최종 정지

케이블 트랙

자석 트랙, 인코더 및 선형 레일을 환경 오염으로부터 보호하기 위한 벨로우즈 옵션.

선형 모터 설계의 구성 요소는 높은 정밀도와 반복 가능한 프로세스를 통해 가공 및 조립되어야 합니다. 이러한 부품을 적절하게 정렬하는 것이 중요하며 상당한 설계 세부 사항과 조립 기술이 필요합니다. 예를 들어, 자기 트랙과 이동 모터 코일은 평평하고 평행해야 하며, 둘 사이에 특정 에어 갭을 두고 장착되어야 합니다. 움직이는 코일은 자기 트랙 위의 평행 정밀 선형 베어링 레일에 연결된 캐리지를 타고 이동합니다. 선형 스케일과 읽기 헤드가 있는 위치 인코더는 적절한 정렬 절차와 최대 5G의 가속도를 견딜 수 있는 견고한 장착 설계가 필요한 선형 모터의 또 다른 중요한 부분입니다. 모듈형 리니어 모터를 사용하면 이러한 세부 사항이 이미 고려되어 사전 설계되어 있습니다.

선형 모터의 모션을 제어하기 위해 정교한 모션 컨트롤러와 서보 드라이브가 사용됩니다. 선형 모터는 강성과 주파수 응답 측면에서 확실한 이점을 가지고 있습니다. 특정 주파수 범위에서는 기존 볼 스크류보다 10배 이상의 놀라운 강성을 나타냅니다. 이러한 특성을 통해 선형 모터는 외부 방해가 있는 경우에도 높은 위치 및 속도 루프 대역폭을 인상적인 정밀도로 처리할 수 있습니다. 10~100Hz 사이의 공진 주파수가 발생하는 볼 스크류와 달리 선형 모터는 더 높은 주파수에서 작동하여 공진이 위치 루프 대역폭을 훨씬 넘어섭니다.

그러나 기계식 변속기를 제거하는 것과 관련된 절충안이 있습니다. 볼 나사와 같은 기계 구성 요소는 기계 힘, 고유 공진 주파수 또는 교차 축 진동으로 인한 교란을 줄이는 데 도움이 됩니다. 이를 제거하면 선형 모터가 이러한 중단에 직접 노출됩니다. 결과적으로 이러한 장애를 보상하는 것은 모션 컨트롤러와 드라이브 전자 장치의 책임이 되며, 서보 축에 직접 작용하여 정면으로 문제를 해결해야 합니다. 공진을 제거하고 놀라운 위치 루프 제어를 제공하기 위해 오늘날의 정교한 폐쇄 루프 모션 알고리즘이 사용되는 곳이 바로 여기입니다.