모션 시스템 설계의 일반적인 구성

선형 운동은 많은 이동 기계의 핵심이며, 선형 모터의 직접 구동 특성은 이러한 응용 분야에서 전체 기계 설계를 간소화할 수 있습니다. 또한, 선형 모터는 부하에 직접 고정되므로 강성이 향상됩니다.

이러한 모터(및 필요한 주변 장치)를 통합하는 것은 어려워 보일 수 있지만, 이 과정은 다섯 가지 간단한 단계로 나눌 수 있습니다. 이 단계별 과정을 따르면 기계 및 로봇 제작자는 추가적인 노력이나 복잡성 없이 선형 모터의 이점을 얻을 수 있습니다.

1. 모터 유형 결정: 철심형 대 무철심형

첫 번째 단계는 사용 가능한 유형 중에서 선형 모터를 선택하는 것입니다.

철심 모터: 철심 모터는 가장 일반적이며 일반 자동화 분야에 적합합니다. 철심은 철심 적층으로 구성된 이 모터의 코일 구조를 의미합니다. 일반적인 구성은 단면 고정 자석 트랙과 움직이는 모터 코일 또는 포서로 구성됩니다. 철심은 생성된 추력을 극대화하고 코일과 자석 사이에 자기 인력을 생성합니다.

이 자기 인력은 선형 모션 베어링에 예압을 가함으로써 선형 가이드 시스템의 강성을 효과적으로 증가시키는 데 사용될 수 있습니다. 또한, 자기 예압은 감속 및 침하를 개선하여 시스템의 주파수 응답을 향상시킬 수 있습니다.

반면, 인력은 지지 부재와 선형 베어링의 증가된 하중 용량을 통해 적절히 지지되어야 합니다. 이는 기계의 기계적 설계 자유도를 저하시킬 수 있습니다.

두 번째 철심 선형 모터 구성은 가동 코일 양쪽에 배치된 한 쌍의 고정 자석 트랙으로 구성됩니다. 이 특허 구조는 자기 인력의 영향을 없애는 동시에 단면적당 최대의 힘을 제공합니다. 균형 잡힌 설계는 베어링 부하를 줄여 더 작은 선형 모션 베어링을 사용할 수 있게 하고 베어링 소음을 감소시킵니다.

Motionsystemdesign Com 모터 드라이브 0111 장점 무철 모터: 무철 선형 모터도 있습니다. 이 모터는 코일에 철이 없으므로 모터 구성원 사이에 인력이 없습니다.

가장 일반적인 무철심형 모터는 U 채널입니다. 두 개의 자기 트랙이 연결되어 모터 코일(또는 포서)이 움직이는 채널을 형성합니다. 이 모터는 낮은 속도 리플과 높은 가속도가 필요한 응용 분야에 이상적입니다. 무철심형 모터는 인력과 코깅이 전혀 없어 토크 리플을 최소화하고, 코일이 비교적 가벼워 가속도가 향상됩니다.

두 번째 무철심 구조는 원통형입니다. 자석은 스테인리스 스틸 튜브 내부에 적층되어 있으며, 모터 코일은 원통 주위를 회전합니다. 이 구조는 볼스크류를 대체할 때 적합하며, 거의 동일한 크기에서 훨씬 더 높은 속도와 위치 정확도를 제공합니다.

코일 크기 및 트랙 길이

구성에 관계없이 모든 선형 모터 코일은 적용 부하, 목표 이동 프로파일, 듀티 사이클, 정확도, 정밀도, 사용 수명 및 작동 환경 등 적용 요건에 맞게 크기가 조정되어야 합니다. 팁: 선형 모터 제조업체의 기술 지원과 사이징 소프트웨어(대부분 무료)를 활용하여 특정 적용 분야에 가장 적합한 모터 유형과 크기를 선택하십시오.

자석 트랙 섹션은 여러 길이로 제공되며, 목표 이동 길이에 맞춰 끝에서 끝까지 쌓아 올릴 수 있으며, 자석의 총 길이는 사실상 무한합니다. 설계를 간소화하고 비용을 절감하려면 제조업체에서 제공하는 가장 긴 길이의 자석 트랙 섹션을 사용하는 것이 가장 좋습니다.

2. 인코더를 결정하세요

선형 모터 시스템을 설계할 때 두 번째 단계는 선형 인코더를 선택하는 것입니다. 가장 일반적인 것은 광학식 또는 자기식 판독 헤드 센서를 갖춘 증분형 선형 인코더입니다. 응용 분야에 필요한 분해능과 정확도를 갖추고 기계 환경에 적합한 인코더를 선택하십시오.

엔코더 피드백은 일반적으로 사인파 아날로그 또는 디지털 펄스열을 통해 서보 증폭기로 전송됩니다. 또 다른 옵션으로 고속 직렬 엔코더 피드백을 사용할 수 있습니다. 이 피드백은 더 높은 데이터 전송 속도, 더 높은 비트 분해능, 더 높은 노이즈 내성, 더 긴 케이블 길이, 그리고 포괄적인 알람 정보를 제공합니다.

직렬 통신은 두 가지 방법으로 연결됩니다.

증폭기와 인코더 사이의 직접 통신은 증폭기와 호환되는 직렬 인코더 프로토콜을 갖춘 인코더를 통해 가능합니다.

인코더에 직렬 출력이 없거나 직렬 출력 프로토콜이 증폭기와 호환되지 않는 경우, 직렬 변환 모듈을 사용할 수 있습니다. 이 경우, 모듈은 인코더의 아날로그 신호와 홀 센서 신호를 함께 수신하고, 아날로그 신호를 세분화하여 서보 증폭기에 직렬로 전송합니다. 홀 센서 데이터는 전원 공급 시 및 인코더 피드백 검증에 사용됩니다.

현재 여러 선형 인코더 제조업체에서 타사 증폭기 제조업체의 독점 프로토콜을 포함하여 다양한 직렬 통신 프로토콜을 지원하는 절대 선형 인코더를 제공하고 있습니다.

3. 앰프를 선택하세요

설계 과정의 세 번째 단계는 서보 증폭기를 선택하는 것입니다. 증폭기는 모터에 따라 적절한 크기를 선택해야 합니다.

플러그 앤 플레이는 서보모터와 증폭기를 모두 생산하는 공급업체에서만 제공하는 기능입니다. 일부 공급업체는 시동 시간을 단축하고 적절한 구성을 보장하기 위해 플러그 앤 플레이 기능을 제공합니다.

일부 서보 앰프는 자동 모터 인식 기능과 튜닝리스 모드를 갖추고 있어 서보 시스템 튜닝이 필요 없습니다. 이 소프트웨어를 사용하면 모터 사양(과부하 특성 포함)이 전원 공급 시 모터에서 서보 앰프로 자동으로 업로드됩니다. 이를 통해 모터 사양 입력 시 발생할 수 있는 사용자 오류를 방지하여 모터 폭주 및 위상 오류 위험을 사실상 없앨 수 있습니다.

4. 지지대와 베어링을 선택하세요

두 가지 마지막 설계 단계는 선형 모터 시스템 설계를 완성하기 위해 함께 진행됩니다. 네 번째 단계는 선형 모션 베어링 시스템을 선택하는 것이고, 다섯 번째 단계는 지지 구성원을 설계하는 것입니다.

대부분의 선형 모터 어셈블리에는 두 가지 중요한 정렬 기준이 있습니다. 코일과 자석 트랙 사이의 모터-자석 간 간격, 그리고 인코더 판독 헤드와 선형 스케일 사이의 간격입니다. 밀폐형 선형 인코더를 선택하면 후자의 기준은 고려되지 않습니다.

팁:

선형 모션 베어링은 틈새 허용 오차를 충족할 만큼 충분한 정밀도를 제공해야 하며, 지지 멤버는 구성 요소 간의 적절한 간격을 두고 선형 베어링과 인코더의 평행도 요구 사항을 충족하도록 설계되어야 합니다.

이러한 기준이 충족되면 베어링 및 지지 부재의 선택 및 설계는 궁극적으로 기계의 성능 요구 사항에 따라 달라집니다. 높은 정확도와 정밀성이 요구되는 어플리케이션에는 고해상도 및 고정밀 인코더와 고정밀 리니어 베어링이 필요합니다.

이러한 베어링의 크기를 결정할 때는 철심 선형 모터와 관련된 유효 하중과 자기 인력을 고려해야 합니다. 많은 경우, 선형 베어링과 자석 트랙의 지지 부재는 기계 프레임에 통합될 수 있습니다.