선형 모터 및 액추에이터는 이제 볼 스크류 및 벨트 드라이브와 비교하여 가격 경쟁력이 있으며 고급 포지셔닝 애플리케이션을 위한 탁월한 민첩성과 대역폭을 제공합니다. 새로운 마이크로모터와 액추에이터는 이전에는 불가능했던 작업을 자동화하는 데 도움을 줍니다. 직접 선형 드라이브는 점점 더 서보 제어 공압 실린더를 대체하고 있으며 비용, 소음 및 공기 압축기 유지 관리가 필요 없는 신뢰성과 제어 가능성을 제공합니다.

반도체 산업 요구 사항에 따라 선형 모터 제조업체는 정밀도를 꾸준히 높이고, 가격을 낮추고, 다양한 모터 유형을 개발하고, 자동화 장비에 대한 통합을 단순화해 왔습니다. 최신 선형 모터는 20g의 최대 가속도와 10미터/초의 속도를 제공하고, 비교할 수 없는 동적 민첩성을 제공하고, 유지 관리를 최소화하고, 가동 시간을 늘립니다. 이는 특수한 반도체 산업 용도를 넘어 다양한 애플리케이션에 고급 성능을 제공합니다.

볼 스크류보다 속도와 작동 수명이 10배 더 빠른 선형 직접 구동 기술은 생산성 향상 자동화를 위한 유일한 솔루션인 경우가 많습니다.

역동적인 우월성

기존 포지셔닝 메커니즘의 동적 성능은 히스테리시스, 백래시 및 마모를 유발하는 리드 스크류, 기어 트레인, 벨트 드라이브 및 유연한 커플링으로 인해 제한됩니다. 마찬가지로, 공압식 액츄에이터는 피스톤 질량, 피스톤-실린더 마찰, 공기 압축성 문제로 인해 서보 제어가 복잡해집니다. 선형 모터와 액추에이터는 기존 포지셔너의 질량과 관성을 줄이고 이러한 근본적인 한계에서 벗어나 비교할 수 없는 동적 강성을 제공합니다.

직접 구동력 생성을 통해 선형 모터 및 액추에이터는 대체 위치 지정 메커니즘으로는 사용할 수 없는 폐쇄 루프 대역폭을 달성할 수 있습니다. 모터와 액추에이터는 최신 컨트롤러를 최대한 활용할 수 있습니다. 이 컨트롤러는 높은 루프 이득 작동을 위해 조정되어 넓은 대역폭 제어, 빠른 정착 및 과도 교란으로부터의 빠른 복구를 달성합니다.

선형 모터와 액추에이터는 정지 마찰 영역에서 작동하는 수 밀리미터 거리의 움직임을 만드는 데 탁월합니다. 낮은 질량과 최소한의 정지 마찰은 이동을 시작하는 데 필요한 구동력을 최소화하고 정지 시 오버슈트를 방지하는 제어 시스템의 작업을 단순화합니다. 이러한 속성을 사용하면 직접 구동 모터와 액추에이터가 현미경 슬라이드를 스캔하고 단 밀리미터 간격으로 인공물의 XY 위치를 차트로 표시할 수 있습니다.

빠른 반복 동작이 필요한 응용 분야에서는 선형 액추에이터의 높은 대역폭을 활용하여 볼스크류 또는 벨트 드라이브의 처리량을 두 배로 늘릴 수 있습니다. 재료 롤(종이, 플라스틱, 심지어 기저귀)을 길이에 맞게 자르는 기계는 재료 흐름을 중단하지 않고 작동하여 처리량을 최대화합니다. 즉시 절단을 위해 이러한 기계는 절단 블레이드를 가속하여 재료 흐름과 동기화하고 재료 속도로 절단 위치로 이동한 다음 절단을 시작합니다. 절단 후 블레이드는 시작점으로 돌아가 다음 왕복 절단 주기를 기다립니다.

선형 모터 유형

세 가지 기본 선형 모터 구성(플랫 베드, U 채널 및 관형 모터)을 사용할 수 있습니다. 각 모터에는 고유한 장점과 한계가 있습니다.

플랫 베드 모터는 무제한의 이동과 최고의 구동력을 제공하는 동시에 하중 전달 포서와 모터의 영구 자석 트랙 사이에 상당하고 바람직하지 않은 자기 인력을 발휘합니다. 이 인력에는 추가 하중을 지지하는 베어링이 필요합니다.

철이 없는 코어를 갖춘 U 채널 모터는 관성이 낮아 민첩성이 극대화됩니다. 그러나 포서의 부하 운반 자기 코일은 U 채널 프레임 내부 깊숙이 이동하여 열 제거를 제한합니다.

관형 선형 모터는 견고하고 열 효율적이며 설치가 가장 간단합니다. 볼스크류 및 공압식 포지셔너에 대한 드롭인 교체품을 제공합니다. 관형 모터의 영구 자석은 양쪽 끝에서 지지되는 스테인리스 스틸 튜브(스러스트 로드)에 들어있습니다. 추가 추력 로드 지지대가 없으면 추력 로드 직경에 따라 하중 이동이 2~3미터로 제한됩니다.

세 가지 모터 유형 모두 중에서 관형 모터가 주류 산업용으로 가장 적합합니다. 관형 선형 모터는 근본적인 엔지니어링 혁신을 통해 엄청난 이점을 얻었습니다. Copley Controls의 선형 모터는 기존의 외부 선형 인코더를 통합 홀 센서로 대체합니다. 특허 받은 자기 회로를 사용하면 홀 효과 센서의 분해능과 반복성이 거의 10배 향상됩니다.

선형 엔코더는 선형 모터 자체만큼 비용이 많이 들기 때문에 이를 제거하면 비용이 크게 절감됩니다. 또한 지원하고 정렬할 까다로운 인코더가 없기 때문에 선형 모터를 자동화 시스템에 쉽게 통합할 수 있습니다. 다른 이점으로는 견고성, 신뢰성 및 보호된 환경에 대한 인코더의 필요성이 없다는 점 등이 있습니다.

관형 선형 모터는 강력하고 다양한 직접 구동 선형 액추에이터로 변환될 수 있습니다. 액츄에이터 구현에서 포서(Forcer)는 정지 상태(기계 프레임에 볼트로 고정됨)로 유지되는 반면, 부하 위치 지정 스러스트 로드는 포서 내에 장착된 저마찰 무급유 베어링을 통해 이동합니다. 성능이 뛰어난 볼 스크류 및 벨트 드라이브 외에도 선형 액추에이터는 프로그래밍 가능한 서보 공압 포지셔닝 시스템에 대한 고성능 대안입니다.

관형 선형 모터는 단일 스러스트 로드에서 작동하는 두 개의 독립적인 포서를 통해 생산성을 두 배로 높이는 응용 분야에 적합합니다. 각 Forcer에는 자체 서보 드라이브가 있으며 서로 완전히 독립적으로 이동할 수 있습니다. 예를 들어 한 Forcer는 로드하고 다른 Forcer는 언로드할 수 있습니다. 이 기술은 빠르게 이동하는 컨베이어에서 한 번에 두 개의 품목을 들어 올려 두 번째 컨베이어에 정밀하게 배치함으로써 처리량을 두 배로 늘릴 수 있습니다.

마찬가지로, 단일 추력 막대에서 작동하는 여러 포서는 구동력을 두 배, 세 배, 심지어 네 배까지 늘릴 수 있습니다. 포서는 단일 컨트롤러로 작동할 수 있습니다.

선형 모터 부하 전달 포서는 수명이 긴 단일 레일 베어링을 통해 이동합니다. 이와 대조적으로 볼스크류 회전-선형 변환 메커니즘에는 성능을 저하시키고 수명을 단축시키는 추가 마모 원인이 포함됩니다.

선형 액추에이터 스러스트 로드는 포서에 장착된 긴 수명의 무급유 베어링 위에서 미끄러집니다. 이러한 본질적인 단순성으로 인해 액추에이터는 천만 번의 작동 주기를 제공할 수 있습니다. 액추에이터 베어링은 자동 정렬 기능이 있어 설치가 용이합니다. 액추에이터 구동력이 스러스트 로드에 직접 적용되어 가속력과 응답성이 향상됩니다.

외부 인코더가 포서에 통합된 솔리드 스테이트 센서로 대체되면서 직접 구동 모터와 액추에이터는 매우 간단한 2개 구성 요소 장치가 됩니다. Forcer와 Thrust Rod는 모두 본질적으로 매우 견고한 구성 요소이므로 모터와 액추에이터가 국제 IP67 세척 등급을 준수할 수 있습니다.

연삭 기어와 윙윙거리는 리드 스크류가 없기 때문에 리니어 모터와 액추에이터에 저소음 작동에 대한 중요성이 점점 더 커지고 있습니다. OSHA는 작업장 소음에 대해 점점 더 엄격한 규칙을 적용하는 유럽 산업 규정을 밀접하게 따르고 있습니다. 조용한 작동은 실험실과 병원 환경에서 이미 중요합니다. OSHA가 판결을 다른 생산 환경으로 확장함에 따라 이러한 우려는 점점 더 널리 퍼질 것입니다.