선형 모터가 확산되고 있습니다. 그들은 기계에 절대적인 최고 정밀도와 동적 성능을 제공합니다.

선형 모터는 포지셔닝에 매우 빠르고 정확하지만 기계 헤드 및 슬라이드뿐만 아니라 도구 및 파트 취급 시스템의 느린 일정한 전환 속도도 가능합니다. 레이저 수술, 시력 검사 및 병 및 수하물 처리 등 다양한 응용 분야는 선형 모터를 매우 신뢰할 수 있고 유지 보수가 거의 필요하지 않으며 생산주기를 개선하기 때문에 선형 모터를 사용합니다.

더 높은 속도와 힘

선형 모터는 부하에 직접 연결되어 기계적 커플 링, 풀리, 타이밍 벨트, 볼 스크류, 체인 드라이브 및 랙 및 피니언 등 다양한 커플 링 구성 요소를 제거합니다. 이로 인해 비용과 반발도 줄어 듭니다. 선형 모터는 또한 수억 사이클의 일관된 모션, 정밀 위치 및 고속을 허용합니다.

선형 모터로 달성 할 수있는 일반적인 속도는 다양합니다 : 픽 및 장소 기계 (짧은 움직임을 많이 함) 및 검사 장비 사용선형 스테퍼60 인치/SEC의 속도로; 플라잉 전단 응용 프로그램 및 더 긴 움직임을 만드는 기계 및 장소 기계코그가없는 브러시리스속도에 대한 선형 모터는 200 in./sec; 롤러 코스터, 차량 발사기 및 사람들은 선형을 사용합니다AC 유도2,000 In./sec까지 속도를 달성하는 모터.

어떤 선형 운동 기술이 가장 좋은지를 결정하는 또 다른 요소 : 응용 프로그램 부하를 이동하는 데 필요한 힘. 응용 프로그램의 가속 프로파일과 함께 부하 또는 질량은 궁극적 으로이 힘을 결정합니다.

각 응용 프로그램은 다양한 과제를 제시합니다. 그러나, 일반적으로, 파트-전송 시스템은 220 N 또는 50 lb에 힘을 가진 선형 스테퍼를 사용한다; 반도체, 레이저 절단, 워터 제트 절단 및 로봇 공학은 브러시리스 코그 프리 모터를 2,500 N으로 사용합니다. 컨베이어 시스템은 선형 AC 유도 모터를 2,200 N으로 사용합니다. 전송 라인 및 공작 기계는 14,000 N으로 철분 코어 브러시리스 모터를 사용합니다. 각 응용 프로그램은 다르며 제조업체 응용 프로그램 엔지니어는 일반적 으로이 사양 단계에서 도움을 제공합니다.

속도와 힘 외에 다른 요인이 존재합니다. 예를 들어, 컨베이어 시스템은 긴 여행 길이로 인해 선형 AC 유도 모터를 사용하고 영구 자석이없는 수동 2 차를 갖는 장점. 레이저 눈 수술 및 반도체 제조와 같은 응용 프로그램은 브러시리스 코그 프리를 사용하여 여행의 정확성과 부드러움을 사용합니다.

기본 작동

선형 모터는 두 개의 전자그넷 힘의 상호 작용을 통해 작동합니다. 이는 로터리 모터에서 토크를 생성하는 동일한 기본 상호 작용입니다.

로터리 모터를 자른 다음 평평하게 상상해보십시오. 이것은 선형 모터의 형상에 대한 대략적인 아이디어를 제공합니다. 토크를 위해로드를 회전 샤프트에 커플 링하는 대신 하중은 선형 이동 및 힘을 위해 평평한 이동 차에 연결됩니다. 요컨대, 토크는 로터리 모터가 제공하는 작업의 표현이며, 힘은 선형 모터 작업의 표현입니다.

정확성

먼저 전통적인 로터리 스테퍼 시스템을 고려해 봅시다. 먼저 : 인치당 5 회전의 피치가있는 볼 스크류에 연결하면 정확도는 약 0.004 ~ 0.008 인치 또는 0.1 ~ 0.2mm입니다. 서류 모터로 구동되는 로타리 시스템은 0.001 ~ 0.0001 인치로 정확합니다.

대조적으로, 하중에 직접 결합 된 선형 모터는 0.0007 내지 0.000008 인치 범위의 정확도를 제공합니다. 커플 링 및 볼 스류 백래시는 이러한 수치에 포함되지 않으며, 이들은 회전 시스템의 정확도를 더욱 저하시킵니다.

상대적 정확도는 다양합니다. 여기서 자세히 설명하는 전형적인 로터리 스테퍼는 여전히 인간 모발의 직경 내에서 정확하게 위치 할 수 있습니다. 즉, 서보는이를 최대 80 배까지 향상시키는 반면, 선형 모터는이를 더 개선 할 수 있으며,이를 더 개선 할 수 있습니다.

때때로 유지 보수 및 비용 (장비 수명 동안)은 정확도보다 더 중요한 고려 사항입니다. 선형 모터도 여기에서 탁월합니다. 유지 보수 비용은 일반적으로 선형 모터 사용에 따라 감소합니다. 또한 선형 모터의 0 백래시는 충격을 제거하여 기계 수명을 더욱 연장시킵니다. 기타 이점 : 유지 보수주기 사이의 시간을 증가시킬 수있어 더 많은 운영 흐름이 가능합니다. 유지 보수가 적고 관련된 직원은 결론을 향상시켜 이익을 향상 시키며 장비 수명에 대한 소유권 비용을 줄입니다.

혜택 비교

응용 프로그램에는 선형 이동이 필요합니다. 로터리 모터를 사용하는 경우 로터리를 선형 운동으로 변환하려면 기계적 변환 메커니즘이 필요합니다. 여기서 디자이너는 제한을 최소화하면서 응용 프로그램에 가장 적합한 변환 메커니즘을 선택합니다.

• 선형 모터 대 벨트 및 풀리 :로터리 모터에서 선형 운동을 얻으려면 일반적인 접근 방식은 벨트와 풀리를 사용하는 것입니다. 일반적으로, 추력력은 벨트 인장 강도에 의해 제한된다; 빠른 시작 및 정지는 벨트 스트레칭을 유발하여 공명을 유발하여 침전 시간이 증가 할 수 있습니다. 기계식 윈드 업, 백래시 및 벨트 스트레칭도 반복성, 정확도 및 기계 처리량을 낮추십시오. 속도와 반복성은 서보 모션에서 게임의 이름이기 때문에 이것이 최선의 선택이 아닙니다. 벨트 펄리 설계가 3m/sec에 도달 할 수있는 경우, 선형은 10m/sec를 얻을 수 있습니다. 백래시 나 윈드 업없이 직접 드라이브 선형 모터는 반복성과 정확성을 더욱 향상시킵니다.
• 선형 모터 대 랙 및 피니언 :랙과 피니언은 벨트와 펄리 디자인보다 더 많은 추력과 기계적 강성을 제공합니다. 그러나 시간이 지남에 따라 양방향 마모는 의심스러운 반복 가능하고 부정확성으로 이어집니다.이 메커니즘의 주요 단점. 백래시는 실제 부하 위치를 감지하여 모터 피드백을 방지하여 불안정성을 초래하고 전체 성능이 낮아지고 전체 성능이 느려집니다. 대조적으로 선형 모터로 구동되는 기계는 더 빠르고 정확하게 위치합니다.
• 선형 모터 대 볼 스크류 :로타리를 선형 운동으로 변환하는 가장 일반적인 접근법은 리드 또는 볼 스크류를 사용하는 것입니다. 이들은 저렴하지만 덜 효율적입니다. 리드 나사는 일반적으로 50% 이하, 볼 스크류는 약 90%입니다. 마찰이 높으면 열이 발생하며 장기 마모는 정확도를 줄입니다. 여행 거리는 기계적으로 제한됩니다. 또한, 선형 속도 한계는 피치를 증가시킴으로써 만 확장 될 수 있지만, 이것은 위치 분해능을 저하시킨다. 지나치게 높은 회전 속도로 인해 나사가 채찍질이 발생하여 진동이 발생할 수 있습니다. 하중에 인코더가 있으면 장기 정확도는 일반적으로 ± 5 µm/300mm입니다.

기본 선형 모터 유형

다른 로터리 모터 기술이 있기 때문에 스테퍼, 브러시리스 및 선형 AC 유도 등 여러 선형 모터 유형도 있습니다. 선형 기술은 산업에서 일반적으로 사용 가능한 드라이브 (앰프) 플러스 포지셔너 (모션 컨트롤러) 및 피드백 장치 (예 : 홀 센서 및 인코더)를 사용합니다.

많은 디자인은 맞춤형 선형 모터의 혜택을 받지만 스톡 디자인은 일반적으로 적합합니다.

브러시리스 아이언 코어 선형 모터움직이는 포스에서 스틸 라미네이션을 통해 스틸 라미네이션을 특징으로합니다. 이 모터 유형은 힘 등급이 높고 더 효율적이지만 비교적 크기가 크기가없는 모터보다 무게는 3-5 배 더 높습니다. 고정 된 플래 튼은 니켈 콜드 롤링 스틸 플레이트에 결합 된다면 교대 극성 영구 자석으로 구성됩니다. 그러나 움직이는 포스의 강철 라미네이션은 고정 된 플래 튼의 자석과 반응하여 "매력적인"힘을 발달시키고 모터가 한 자석 필드에서 다른 자석 분야로 이동함에 따라 소량의 코깅 또는 잔물결을 나타냅니다.

이 모터는 많은 양의 피크 힘을 개발하고, 열 질량이 더 크며, 열 시간이 길어 지므로, 전송 라인 및 공작 기계에서와 같이 매우 무거운 하중을 움직이는 고성능 간헐적 듀티주기 응용 프로그램에 적합합니다. 그들은 무제한 여행을 위해 설계되었으며 겹치는 궤적이있는 여러 이동 플래 텐을 포함 할 수 있습니다.

브러시리스 코그 프리 모터강철 라미네이션이없는 움직이는 Forcer에 코일 어셈블리가 있습니다. 코일은 와이어, 에폭시 및 비자 성지지 구조로 구성됩니다. 이 장치는 무게가 훨씬 가볍습니다. 기본 디자인은 더 적은 양의 힘을 생성하므로 추가 자석이 고정 트랙에 삽입되고 (힘을 높이는 데 도움이되는) 트랙은이 U의 각 측면에 자석이 있습니다. Forcer는 U의 중간에 삽입됩니다. .

이 모터는 스캔 또는 검사 장비와 같은 자기 코깅없이 원활한 작동이 필요한 응용 분야에 적합합니다. 그들의 높은 가속도는 반도체 픽 및 배치, 칩 분류, 납땜 및 접착제 디스펜스에 유용합니다. 이 모터는 무제한 여행을 위해 설계되었습니다.

선형 스테퍼오랫동안 이용 가능했습니다. 움직이는 Forcer는 적층 강철 코어가 치아, 단일 영구 자석으로 정확하게 슬롯 및 라미네이트 코어에 삽입 된 코일로 구성됩니다. (두 개의 코일은 2 상 스테퍼를 초래합니다.)이 어셈블리는 알루미늄 하우징에 캡슐화됩니다.

고정 된 플래 튼은 강철 막대,지면 및 니켈 도금에 광화학 적으로 에칭 된 치아로 구성됩니다. 이것은 무제한 길이로 엔드 투 엔드를 쌓을 수 있습니다. 모터에는 Forcer, Bearings 및 Platen이 완성됩니다. 자석의 매력적인 힘은 베어링의 예압으로 사용됩니다. 또한 다양한 응용 분야의 반전 위치에서 장치를 작동 할 수 있습니다.

AC 유도 모터강철 라미네이션 및 위상 와인딩으로 구성된 코일 어셈블리 인 Forcer로 구성됩니다. 권선은 단일 또는 3 상일 수 있습니다. 이를 통해 직접 온라인 제어 또는 인버터 또는 벡터 드라이브를 통해 제어 할 수 있습니다. 고정 플래 튼 (반응 플레이트라고 함)은 일반적으로 얇은 알루미늄 층 또는 콜드 롤 스틸에 결합 된 구리로 구성됩니다.

Forcer 코일이 활성화되면 반응 플레이트와 상호 작용하고 움직입니다. 더 빠른 속도와 무제한 이동 길이는이 디자인의 강점입니다. 그들은 재료 취급, 사람들 이사, 컨베이어 및 슬라이딩 게이트에 사용됩니다.

새로운 디자인 개념

최신 설계 개선 사항 중 일부는 리엔지니어링을 통해 구현되었습니다. 예를 들어, 일부 선형 스테퍼 모터 (원래 한 평면에서 움직임을 제공하도록 설계됨)는 이제 XY 모션을 위해 두 평면에서 모션을 제공하기 위해 리엔지니어링됩니다. 여기서, 움직이는 Forcer는 90 °에서 직교로 장착 된 2 개의 선형 스텝퍼로 구성되어 하나는 x 축 운동을 제공하고 다른 하나는 y 축 운동을 제공합니다. 궤적이 겹치는 여러 장점도 가능합니다.

이 2 평면 모터에서 고정 플랫폼 (또는 Platen)은 강도를 위해 새로운 복합 구성을 사용합니다. 강성도 개선되므로 이전 생산 모델에 비해 편향이 60 ~ 80% 감소합니다. 플래 튼 평탄도는 정확한 움직임을 위해 300mm 당 14 미크론을 초과합니다. 마지막으로 : 스테퍼는 자연스러운 매력적인 힘을 가지고 있기 때문에이 개념을 사용하면 플래 튼을 향하거나 반전 될 수 있으므로 응용 분야에 다재다능 함과 유연성이 제공됩니다.

또 다른 엔지니어링 혁신 - 수냉식은 선형 AC 유도 모터의 힘을 25%확장합니다. 이 기능 확장과 무제한 이동 길이의 이점을 통해 AC 유도 모터는 즐거움 타기, 수하물 취급 및 사람들 이사와 같은 많은 응용 분야에서 가장 높은 성능을 제공합니다. 속도는 현재 업계에서 사용할 수있는 조정 가능한 속도 드라이브를 통해 가변적입니다 (6 ~ 2,000 인치/SEC).

또 다른 모터에는 모션을 제공하기 위해 선형 이동 부분이있는 고정 된 원통형 하우징이 포함됩니다. 움직이는 부분은 실린더 내의 피스톤과 같이 구리 위장 강철, 움직이는 코일 또는 움직이는 자석으로 구성된 막대 일 수 있습니다.

이 설계는 선형 모터 플러스의 이점이 선형 액추에이터와 유사하게 수행합니다. 응용 프로그램에는 생물 의학 대장 내시경 검사, 긴 셔터 액츄에이터가있는 카메라, 진동 댐핑이 필요한 망원경, 모터에 초점을 맞추는 모터, 브레이커를 온라인으로 배치하기 위해 브레이커를 던지는 발전기 스위치 기어, 토틸라를 스탬프 할 때와 같이 식품 압박 기어가 포함됩니다.

완전한 선형 모터 패키지 또는 스테이지는 페이로드를 포지셔닝에 적합합니다. 이는 모터, 피드백 인코더, 한계 스위치 및 케이블 캐리어로 구성됩니다. 다축 운동을 위해 스테이지를 쌓을 수 있습니다.

선형 단계의 장점 중 하나는 더 낮은 프로파일로,이를 통해 기존 포지셔너와 비교하여 작은 공간에 맞출 수 있습니다. 더 적은 구성 요소가 신뢰성을 높일 수 있습니다. 여기서 모터는 일반 드라이브에 연결됩니다. 폐쇄 루프 작업에서 위치 루프는 모션 컨트롤러로 닫힙니다.

다시 말하지만, 스톡 제품 외에도 맞춤형 및 특수 설계가 풍부합니다. 결국, 애플리케이션 엔지니어와 함께 장비 요구를 검토하여 애플리케이션 요구에 적합한 최적의 선형 제품을 결정하는 것이 가장 좋습니다.