모션 컨트롤러가 아무리 정교하더라도 제대로 설계된 전자 기계 시스템을 극복 할 수 없습니다.

모션 제어 시스템은 포지셔닝 메커니즘, 모터 드라이브 전자 장치 및 모션 컨트롤러의 세 가지 주요 구성 요소로 구성됩니다. 이러한 각 구성 요소는 신중하게 선택해야하지만 최상의 시스템 결과를 위해서는 먼저 포지셔닝 메커니즘을 계획하십시오. 메커니즘이 요구 사항을 충족시킬 수없는 경우 드라이브 및 모션 컨트롤러는 차이를 보충 할 수 없습니다.

모션 시스템을 설계하는 첫 번째 단계는 프로세스를 완전히 설명하고 이해하는 것입니다. 이 설명에서 구성 요소 성능 매개 변수 목록을 작성하십시오. 이 목록에는 축 수, 각 축의 이동 길이, 모션의 정밀도 (해상도, 반복성 및 정확도 포함), 페이로드 용량 및 단계의 물리적 크기와 같은 1 차 매개 변수가 포함됩니다. 덜 분명하지만 똑같이 중요한 매개 변수에는 환경 제약 또는 도전, 구동 선택, 다중 방향의 운영, Multixis 구성의 케이블 관리, 수명 계획 및 통합 용이성이 포함됩니다. 이러한 매개 변수에 대한 빠른 검토는 이들이 모두 포지셔닝 메커니즘과 관련이 있음을 보여 주므로 이러한 구성 요소에 대한 철저한 평가는 프로젝트 성공에 중요합니다.

응용 프로그램은 포지셔닝 단계가 선형, 로타리인지 또는 단계의 조합을 Multixis 시스템에 통합하는지 여부를 정의합니다. 상당히 간단한 단일 축 애플리케이션에서도 많은 고려 사항이 있습니다. 페이로드 중량 및 오프셋 (중심)과 같은 문제가 모션 요구 사항에 크게 영향을 줄 수 있기 때문에 하중은이 프로파일의 중요한 측면입니다. 일반 및 최대 부하 중량 및 스테이지가 이동 해야하는 최대 및 최소 거리, 여행 속도 및 가속도를 고려하십시오.

스테이지를 더 큰 시스템의 필수 부분으로 간주하는 것이 중요합니다. 예를 들어 단계가 장착되는 방법과 장착 구조는 스테이지 성능과 사양을 충족하는 능력에 큰 영향을 미칩니다. 예를 들어, 카메라 아래에서 샘플이 빠르게 진동하는 고속 검사 응용 프로그램에서, 선형 포지셔닝 단계는 움직이는 하중의 "페인트 셰이커 효과"를 견딜 수있는 구조에 장착해야합니다. 마찬가지로, 평평성이 높은 정밀도로 선택된 장거리 선형 단계는 비 플랫 표면으로의 왜곡을 피하기 위해 적절한 평평한 표면에 장착되어야합니다.

또한 단계 사양을 정의 할 때 시스템의 수명 요구 사항을 고려하십시오. 기계의 수명에 걸쳐 요구 사항이 변경되면 시스템을 포지셔닝 단계 허용 오차 외부로 배치하고 기계 정확도, 생산성 및 안정성을 저하시킬 수 있습니다. 모든 이동 구성 요소와 마찬가지로, 위치 기능은 장기간 사용하면 변경 될 수 있습니다. 기계의 의도 된 서비스 수명에 대한 모션 요구 사항을 충족하도록 단계가 평가되어 있는지 확인하십시오.

다른 영향으로는 시스템의 규모 및 환경 제약이 있습니다. 수평 및 수직 크기 제약 조건을 모두 고려하십시오. 시스템의 총 발자국에 영향을 줄 수있는 요인에는 드라이브 메커니즘이 외부인지 내부인지 및 케이블 링 관리 방법이 포함됩니다. 환경 제약에는 기계의 움직이는 부분이 몇 가지 미립자 또는 더러운 환경을 생성 해야하는 클린 룸 응용 프로그램이 포함될 수 있으며, 주변 미립자가 단계 내에서 과도한 마찰을 일으키고 신뢰성과 성능에 영향을 줄 수있는 더러운 환경을 생성해야합니다. 운영 온도는 단계 성능에 크게 영향을 줄 수있는 주요 환경 문제입니다. 2 ~ 3 도의 온도 변화로 인해 스테이지 공차를 변경하기에 충분한 확장이 발생할 수 있습니다.

많은 응용 프로그램에는 다중 축 운동이 필요합니다. 다축 시스템에서는 다른 방향으로 움직임을 위해 단계를 쌓아야합니다. 예를 들어 실리콘-웨이퍼 검사 시스템은 선형을 제공해야 할 수도 있습니다.X그리고Y회전뿐만 아니라 움직임세타. 이러한 시스템에서는 기하학이 다른 시스템의 공차에 어떻게 영향을 미치는지 고려하는 것이 중요합니다. 예를 들어, 두 단계가 서로 위에 쌓이면 맨 위 단계는 여행 끝에서 편향 될 수 있습니다. 상단 단계의 편향은 하단 단계에서 캔틸레버 하중의 함수입니다. 이 편향은 다른 구성을 고려해야합니다. 스테이지 제조업체는 스택 스테이지의 사양이 응용 프로그램 요구 사항을 충족하도록해야합니다.

여러 단계 시스템에서 케이블 관리는 물류 및 신뢰성 문제가 될 수 있습니다. 케이블은 종종 간과되지만 시스템의 수명, 형상 및 성능에 영향을 줄 수 있습니다. 혁신적인 케이블 링 솔루션을 위해 Stage Manufacturer를 살펴보십시오. 여기에는 내부적으로 케이블을 통합하여 문지르기 및 드래그를 줄이거 나 외부 케이블 커넥터가 아닌 단일 외부 케이블 인터페이스를 사용하여 더 많은 유연성을 제공 할 수 있습니다.

시스템 드라이브를 결정하는 것이 핵심 요소입니다. 가장 일반적인 드라이브 유형은 볼 스크류 및 선형 운동 드라이브입니다. 볼 스크류 드라이브는 저렴하고 이해하기 쉽습니다. 자연 댐핑을 사용하면 제어하기 쉽고 브레이크를 쉽게 추가 할 수 있습니다. 반면에 기계적 마찰은 일정한 속도를 유지하기가 어려울 수 있습니다. 온도 또는 습도 극한과 같은 일부 조건에서 볼 스크류의 피치가 변경되고 정확도에 영향을 줄 수 있습니다. 열 효과가 문제 인 경우 선형 인코더가 필요하거나 선형 운동 단계가 더 나은 선택 일 수 있습니다.

선형 운동 드라이브 트레인은 자기 트랙 및 코일 어셈블리로 구성됩니다. 자기 트랙은 일반적으로 고정적이며 강철 기판에 장착 된 일련의 영구 자석으로 구성됩니다. 코일 어셈블리에는 모든 구리 권선이 포함되어 있으며 일반적으로 슬라이딩 스테이지 캐리지에 장착됩니다. 일부 선형 모터 단계는 케이블 링을 단순화하는 수단으로 슬라이딩 캐리지 어셈블리의 영구 자석을 가지지 만, 자석 길이는 이러한 시스템의 이동을 제한합니다.

선형 운동 드라이브는 일반적으로 고속, 일정한 속도 또는 장거리 여행 응용 분야의 가벼운 부하에 가장 적합합니다. 선형 운동 드라이브는 여행 길이가 증가함에 따라 처지지 않기 때문에 볼 스크류 드라이브 트레인보다 여행 기능이 훨씬 길어집니다. 더 나은 속도 제어를 제공 할 수 있지만 이동 코일 및 선형 인코더 전자 제품은 케이블 관리를보다 복잡하게 만듭니다. 또한, 큰 선형 드라이브는 더 무겁고 이동 길이와 자석 크기가 증가함에 따라 비싸 질 수 있습니다.

드라이브 유형을 선택하는 데있어 중요한 고려 사항은 능력과 장착 방향을 중지하는 것입니다. 선형 운동 드라이브는 전력없이 자유롭게 이동하는 반면, 볼 스크류 드라이브는 모션을 약화시키기 위해 마찰을 가지고 있습니다. 이것은 드라이브가 수직으로 장착되어야하는 응용 분야에서 특히 중요합니다. 선형 운동 단계는 사실상 마찰이 없기 때문에 전력 손실로 인해 캐리지가 자유롭게 떨어집니다. 또한, 중력의 힘은 항상 극복되어야하며, 이는 모터에 큰 연속력 요구 사항을 제공합니다. 볼 스크류 드라이브는 수직 응용 분야에 더 적합합니다. 수직으로 실행될 때 선형 모터가 빠르게 과열 될 수 있거나 균형이 필요할 수 있으므로 수직 응용 분야에 더 적합합니다.

모터를 선택하려면 트레이드 오프가 포함될 수 있습니다. 일반적인 로타리 모터는 가장 예측되지 않은 옵션이지만 드라이브 시스템 공간 요구 사항에 추가됩니다. 선형 모터는 공간을 덜 차지하지만 로터리 모터보다 자석이 많고 선형 인코더가 필요하기 때문에 더 비쌉니다. 볼 스크류 구동 단계는 선형 인코더를 사용할 수 있지만 모터와 볼 스크류의 로터리 인코더는 종종 작동하고 비용이 적게 듭니다. 스테퍼 모터 또는 서보 모터 사용과 관련된 트레이드 오프도 있습니다. 스테퍼는 저렴하지만 서보 모터는 고속 성능이 향상됩니다.

볼 스크류 구동 단계의 옵션은 프레임이없는 모터입니다. 프레임리스 모터는 무대에 내장 된 표준 브러시리스 모터입니다. 로터 자석은 볼 스크류 샤프트에 직접 결합되며 고정자 권선은 스테이지 끝에 통합됩니다. 이 구성은 모터 커플러를 제거하여 몇 인치의 공간을 절약합니다. 커플러가 없으면 모터-볼 스크류 연결의 히스테리시스 및 바람을 감소시켜 성능이 향상됩니다. 단계 제조업체는 모터 및 인코더에 대한 전문 지식을 제공하여 애플리케이션에 가장 적합한 총 솔루션을 정의하는 데 도움이됩니다.

시스템 동작의 기계적 및 전기적 측면이 잘 이해되고 선택된 단계가 선택되면 제어 시스템의 세부 사항을 해결할 수 있습니다. 제어 시스템은 모든 드라이브가 커넥터에 대한 피드백 정보를 제공하는 것은 아니라는 사실에 특히주의를 기울여 드라이브 전자 제품과 호환되어야합니다. 이상적으로는 컨트롤러가 추가 하드웨어없이 트랜스 듀서 및 액추에이터 신호와 직접 인터페이스해야합니다. 컨트롤러는 또한 시스템의 자연 데이터 속도 내에서 제어 루프를 닫거나 필요에 따라 다중 모션 축의 동작을 동시에 조정하기에 충분한 성능을 가져야합니다.