리니어 모터는 기본적으로 선형 모션을 생성하기 위해 회전식 서보 모터를 펼치고 평평하게 놓는 것으로 생각할 수 있습니다. 전통적인 선형 액추에이터는 회전 서보 모터의 회전 동작을 직선 이동으로 변환하는 기계 요소입니다. 두 가지 모두 선형 모션을 제공하지만 성능 특성과 절충점이 매우 다릅니다. 우수하거나 열등한 기술은 없습니다. 어떤 기술을 사용할지는 애플리케이션에 따라 다릅니다. 좀 더 자세히 살펴보겠습니다.

리니어 모터의 경험 법칙은 높은 가속도, 고속 또는 높은 정밀도가 요구되는 응용 분야에서 빛을 발한다는 것입니다. 예를 들어 분해능과 처리량이 중요하고 한 시간의 가동 중단으로 인해 수만 달러의 비용이 발생할 수 있는 반도체 계측 분야에서 선형 모터는 이상적인 솔루션을 제공합니다. 하지만 덜 까다로운 상황은 어떻습니까?

리니어 모터의 초기 문제는 가격 경쟁력이었습니다. 선형 모터에는 희토류 자석이 필요하며 이는 스트로크 길이를 제한하는 요소 중 하나입니다. 물론 이론적으로는 자석을 거의 끝없이 배열할 수 있지만 실제로는 긴 스트로크 길이에 걸쳐 충분한 강성을 보장해야 하는 문제 외에도 특히 U 채널 설계의 경우 비용이 증가합니다.

철심 모터는 동등한 철심 없는 설계보다 더 작은 자석을 사용하여 동일한 힘을 생성할 수 있으므로 근육이 주요 요구 사항이고 성능 사양이 동적 위치 또는 속도 오류를 초래하는 일부 코깅력 방해를 견딜 수 있을 만큼 완화된 경우 철심은 최선의 접근 방식이 되십시오. 성능 요구 사항이 나노미터가 아닌 미크론 단위로 더 느슨하다면 아마도 선형 액추에이터 조합이 가장 적절한 절충안을 제공할 것입니다. 예를 들어 약물 포장에는 선형 액추에이터를 선택하고 약물 발견의 DNA 서열 분석에는 선형 모터를 선택하십시오.

여행 기간
많은 예외가 존재하지만 리니어 모터의 최적 스트로크 길이는 몇 밀리미터에서 수 미터에 이릅니다. 그보다 낮으면 굴곡과 같은 대안이 더 효과적일 수 있습니다. 위에서는 벨트 드라이브와 랙 앤 피니언 설계가 더 나은 선택일 것입니다.

선형 모터의 스트로크 길이는 비용과 장착 안정성뿐만 아니라 케이블 관리 문제로 인해 제한됩니다. 모션을 생성하려면 포서에 전원이 공급되어야 하며, 이는 전원 케이블이 전체 스트로크 길이를 따라 이동해야 함을 의미합니다. 하이플렉스 케이블과 이에 수반되는 전선로는 비용이 많이 들고, 케이블링이 전반적인 모션 제어의 가장 큰 실패 지점이라는 사실로 인해 문제가 더욱 복잡해집니다.

물론 선형 모터의 특성 자체가 해당 문제에 대한 영리한 해결책을 제시할 수 있습니다. 그러한 우려가 있는 경우 Forcer를 고정 베이스에 장착하고 자석 트랙을 이동합니다. 이렇게 하면 모든 케이블이 고정 포서로 연결됩니다. 코일을 가속하는 것이 아니라 더 무거운 자석 트랙을 가속하기 때문에 주어진 모터에서 약간의 가속도를 얻습니다. 높은 G를 위해 이 작업을 수행했다면 좋지 않을 것입니다. 실제로 high-G 애플리케이션이 없다면 이는 매우 좋은 디자인이 될 수 있습니다.

Profeta는 28~900lbs 범위의 최대 힘을 ​​가진 Aerotech 선형 서보 모터를 인용하지만, 여기서도 선형 모터의 기본 설계는 훨씬 더 많은 것을 제공하는 독특한 솔루션에 적합합니다. 우리는 가장 큰 선형 모터를 가지고 6개를 결합하여 거의 6000lbs의 힘을 생성하는 고객을 보유하고 있습니다. 여러 트랙에 여러 포서를 배치하고 기계적으로 함께 고정한 다음 모두 함께 정류하여 하나의 모터처럼 작동할 수 있습니다. 또는 동일한 자석 트랙에 여러 포서를 배치하고 부하를 지지하는 캐리지에 장착하여 하나의 모터로 취급할 수 있습니다.

우리는 현실 세계에 살고 있고 정류를 정확하게 일치시키는 것이 불가능하기 때문에 이 접근 방식에 대한 비용을 지불하면 몇 퍼센트의 효율성 저하가 있지만 여전히 주어진 애플리케이션에 대해 최상의 종합 솔루션을 제공할 수 있습니다.

머리를 맞대고
힘의 관점에서 선형 모터는 회전 모터/선형 액추에이터 조합과 어떻게 결합됩니까? 상당한 힘의 균형이 있기 때문에 4인치 폭의 8극 슬롯리스 선형 모터를 4인치 폭의 나사 구동 제품과 비교합니다. 당사의 8극 선형 모터는 최대 힘이 40lbs(180N)이고 연속 힘이 11lbs(50N)입니다. NEMA 23 서보 모터와 나사 구동 제품을 사용하는 동일한 프로필에서 최대 축 하중은 200lbs입니다. 따라서 그런 식으로 보면 기본적으로 연속 힘이 20배 감소하는 것을 볼 수 있습니다.

실제 결과는 나사 피치, 나사 직경, 모터 코일 및 모터 설계에 따라 달라지며 나사를 지지하는 축 베어링에 의해 제한된다는 점을 빠르게 알아차렸습니다. 예를 들어 이 회사의 13인치 폭 철심 선형 모터는 6인치 폭의 나사 구동 제품이 제공하는 440lbs에 비해 1600lbs의 최대 축력을 생성할 수 있지만 포기한 공간의 양은 상당합니다.

정치적 슬로건을 의역하자면 적용이다, 멍청아. 힘 밀도가 주요 관심사라면 아마도 액추에이터가 최선의 선택일 것입니다. 예를 들어 LCD 검사와 같은 고정밀, 고가속 애플리케이션에서 애플리케이션에 응답성이 필요한 경우 필요한 성능을 얻기 위해 힘과 설치 공간을 절충하는 것이 좋습니다.

깨끗하게 유지하기
오염은 제조 환경에서 모션 제어의 주요 문제이며 선형 모터도 예외는 아닙니다. 표준 선형 모터 설계의 가장 큰 문제 중 하나는 고체 미립자 또는 습기와 같은 오염에 대한 노출입니다. 이는 '플랫베드' 설계의 경우에 해당되며 [U-채널] 설계의 경우에는 문제가 되지 않습니다.

용액을 완전히 밀봉하는 것은 매우 어렵습니다. 습기가 많은 환경에 있는 것을 원하지 않습니다. 워터젯 절단 응용 분야에 리니어 모터를 사용하려면 리니어 모터의 전자 장치가 작동과 함께 바로 거기에 있기 때문에 리니어 모터에 양압을 가하고 잘 보호되어야 합니다.

U 채널 설계의 경우 U를 반전시키면 미립자가 채널에 유입될 가능성이 최소화될 수 있지만 이는 자석 레일의 질량을 이동하는 것과 포서의 질량을 이동시키는 결과로 성능을 저하시킬 수 있는 열 관리 문제를 야기합니다. . 다시 말하지만 이는 절충안이며 애플리케이션이 사용량을 주도합니다.

리니어 모터에 영향을 미칠 수 있는 것은 환경만이 아닙니다. 리니어 모터는 환경에 문제를 일으킬 수 있습니다. 회전식 설계와 달리 선형 장치의 대형 자석은 자기 공명 영상(MRI) 기계와 같이 자기에 민감한 주변 환경에 큰 피해를 줄 수 있습니다. 금속 절단과 같은 보다 평범한 응용 분야에서도 문제가 될 수 있습니다. 이러한 금속 칩을 각각 자석 트랙으로 끌어당기려는 강력한 자석이 있으므로 선형 모터는 적절한 보호 없이는 이러한 유형의 응용 분야에서 제대로 작동하지 않습니다.

해당 응용 프로그램 정보…
그렇다면 리니어 모터의 애플리케이션 최적 지점은 어디입니까? 우선 계측은 반도체, LED, LCD 제조와 같은 분야에서 시작됩니다. 대형 간판의 디지털 인쇄도 성장하는 시장이며, 생의학 부문도 마찬가지이며, 심지어 작은 부품 제조에서도 고객은 조립 작업을 위해 갠트리 구성으로 선형 모터 쌍을 배열합니다. 가능한 한 많은 제품 처리량을 원하므로 이러한 모터에서 얻을 수 있는 높은 가속도와 속도가 유리합니다. 최근 우리가 하고 있는 일 중 하나는 연료전지 제조입니다. 스텐실 절단은 또 다른 것입니다.