전자, 광학, 컴퓨터, 검사, 자동화 및 레이저 산업에는 다양한 포지셔닝 시스템 사양이 필요합니다.어느 누구도 모두에게 옳지 않습니다.

고 진수 포지셔닝 시스템이 최적으로 작동하도록하려면 시스템을 구성하는 구성 요소 (베어링, 위치 측정 시스템, 모터 및 드라이브 시스템 및 컨트롤러)는 애플리케이션 기준을 충족시키기 위해 가능한 한 모두 함께 작동해야합니다. .

베이스 및 베어링

최적의 시스템 구성을 결정하려면 시스템의 기계적 부분을 먼저 고려하십시오. 선형 단계의 경우, 이들은 4 가지 일반적인베이스 앤 베어링 설계 선택입니다.
• 알루미늄베이스 및 볼튼 볼 베어링 방식으로 슬라이드.
• 스틸 레일에 4 개의 재순환 롤러 베어링 블록이있는 알루미늄 또는 강철베이스 및 알루미늄 또는 강철 측.
• Meehanite 주철베이스 및 필수 롤러 베어링 방식으로 슬라이드합니다.
• 화강암 또는 주철 슬라이드 및 공기 베어링이있는 화강암 가이드.

알루미늄은 Meehanite 또는 강철보다 가볍지 만 덜 뻣뻣하고 안정성이 떨어지고, 박동을 덜받을 수 있으며, 스트레스가 적은 스트레스가 적습니다. 또한 알루미늄은 온도 변화에 훨씬 더 민감합니다. 주철은 알루미늄보다 150% 단단하고 진동 댐핑에서 300% 더 우수합니다. 강철은 철보다 내구성이 뛰어나고 강합니다. 그러나, 그것은 연장 된 울림을 겪고 있으며, 이는 빠른 움직임과 정착에 해롭습니다.

에어 베어링이있는 화강암 가이드는 가장 뻣뻣하고 내구성있는 조합을 제공합니다. 화강암은 미묘한 범위에서 평탄도와 직선을 위해 연마 할 수 있습니다. 화강암 테이블의 단점은 화강암의 질량으로 인해 더 큰 공간 봉투를 가지고 있으며 무게는 강철 또는 철 기반 포지셔닝 시스템보다 더 많다는 것입니다. 그러나 베어링과 화강암 가이드 표면 사이에 접촉이 없기 때문에 마모가 없으며 공기 베어링은 대부분 자체 청소입니다. 또한 화강암은 우수한 진동 감쇠 특성과 열 안정성을 갖습니다.

또한 테이블 자체의 디자인은 테이블의 전반적인 성능에서 중요합니다. 테이블은 많은 부품이있는 볼트-토더 유닛에서 간단한 캐스트베이스와 슬라이드에 이르기까지 다양한 구성으로 제공됩니다. 테이블 전체에 하나의 재료를 사용하면 일반적으로 온도 변화에 대한보다 균일 한 응답을 제공하여보다 정확한 시스템으로 이어집니다. 리빙과 같은 기능은 댐핑을 제공하여 신속한 침전을 가능하게합니다.

통합 방식은 오랜 시간이 지난 후에도 예압 방법의 조정이 필요하지 않다는 점에서 볼트 온 방식보다 유리합니다.

교차 롤러 베어링은 롤러와 경마장 사이에 라인 접촉이있는 반면, 볼 베어링은 볼과 경마장 사이의 포인트 접촉을 갖습니다. 이것은 일반적으로 롤러 베어링에 더 부드러운 움직임을 초래합니다. 롤링 표면에 표면 변형 (및 마모)이 적고 접촉 영역이 더 큽니다. 하중이 더 고르게 분포됩니다. 최대 4.5 ~ 14kg/롤러의 하중은 표준이며 약 150 ~ 300 뉴 톤/미크론의 높은 기계적 강성. 단점에는 라인 접촉으로 인한 고유의 마찰이 포함됩니다.

그러나 볼 베어링의 마찰을 제한하는 작은 접촉 영역도 부하 용량을 제한합니다. 롤러 베어링은 일반적으로 볼 베어링보다 생명이 길다. 그러나 롤러 베어링은 더 많은 비용이 듭니다.

하나의 제조업체의 표준 테이블 크기에는 25 ~ 1,800mm 길이, 100 ~ 600mm 슬라이드 너비가 포함됩니다.

에어 베어링 구성은 에어 베어링을 반대하는 리프트 및 가이드 베어링으로 ​​구성되거나 가이 딩 멤버에 가득 찬 고성질 희귀 원리 자석으로 구성됩니다. 이 비접촉식 디자인은 다른 베어링 설계의 마찰을 피합니다. 또한 공기 베어링은 기계적인 마모가 없습니다. 또한, 공기 베어링은 널리 간격을 둘 수 있습니다. 따라서, 생성 된 기하학적 오차는 평균화되어 아크의 1 초 미만의 각도 편차를 생성하고 200mm 이상 0.25 미크론보다 나은 직선의 편차를 생성한다.

수치 값은 제공하기 어렵습니다. 많은 요인에 따라 다릅니다. 예를 들어, 위치 정확도는 베어링이나 가이드뿐만 아니라 위치 측정 시스템 및 컨트롤러에도 따라 다릅니다. 포지셔닝 시스템의 마찰은 선택한 드라이브 시스템뿐만 아니라 베어링 조정, 테이블 밀봉, 윤활 등에 따라 다릅니다. 따라서 도달 할 수있는 정확한 값은 모든 구성 요소의 조합에 크게 의존하며, 이는 응용 프로그램에 따라 다릅니다.

드라이브 시스템

벨트, 랙 앤 피니언, 리드 스크류, 정밀 지상 볼 스크류 및 선형 모터의 여러 유형의 드라이브 시스템 중 마지막 두 개만이 대부분의 고 진수 포지셔닝 시스템에서 고려됩니다.

볼 스크류 드라이브는 다양한 해상도, 정밀도 및 강성 특성으로 제공되며 고속 (250mm/sec 이상)을 제공 할 수 있습니다. 그러나 볼 스크류 드라이브는 나사의 임계 로터리 속도에 의해 제한되기 때문에, 더 높은 속도는 기계적 이점이 적고 더 높은 전력 모터를 사용하여 더 낮은 피치가 필요합니다. 이는 일반적으로 더 높은 버스 전압이있는 고성능 모터 드라이브로 바뀌는 것을 의미합니다. 볼 스크류 드라이브는 널리 사용되지만 기계적 백래시, 바람림, 피치 사이클 오류 및 마찰을 겪을 수도 있습니다. 또한 모터와 드라이브를 결합하는 기계적 커플 링의 강성도 간과됩니다.

선형 서보 모터를 사용하면 전자기력은 기계적 연결없이 움직이는 질량을 직접 관여시킵니다. 기계적 히스테리시스 또는 피치 순환 오류는 없습니다. 정확도는 전적으로 베어링 시스템과 피드백 제어 시스템에 달려 있습니다.

동적 강성은 임펄스 하중에 대한 응답으로 서보 시스템이 얼마나 잘 유지되는지를 나타냅니다. 일반적으로 더 큰 대역폭과 더 높은 게인은 더 큰 동적 강성을 제공합니다. 이는 측정 된 임펄스 부하를 편향 거리로 나누어 정량화 할 수 있습니다.

동적 강성 = ΔF/ΔX

강성이 높고 고유 주파수가 높으면 짧은 정착 시간으로 서보 거동이 우수합니다. 슬라이드는 모터와 슬라이드 사이에 기계적 연결이 없기 때문에 위치 명령의 변화에 ​​빠르게 반응합니다. 또한 볼 스크류 "울림"이 없기 때문에 빠른 움직임 및 정착 시간을 달성 할 수 있습니다.

브러시리스 선형 모터는 기계베이스에 고정 된 영구 자석 어셈블리로 구성되며 코일 어셈블리가 슬라이드에 고정됩니다. 코일 어셈블리와 자석 사이에 약 0.5mm의 간격이 유지됩니다. 두 어셈블리 사이에는 물리적 접촉이 없습니다.

움직이는 코일 어셈블리의 핵심에는 일련의 겹쳐진 절연 구리 코일이 있습니다. 이들은 정밀 상처이며 3 상 수술을 위해 투구합니다. 일련의 홀 효과 센서가 전자 정류에 사용됩니다. 정류 전자 장치의 설계는 무시할만한 힘 리플과의 움직임을 제공합니다. 정류는 기계적이 아니라 전자적이기 때문에 정류 아크가 제거됩니다.

이러한 특성은 높은 가속도 (2.5m/sec2 이상), 고속 (2m/sec 이상) 또는 정확한 속도 제어가 필요한 응용 분야에서 유용한 선형 서보 토로를 유용하게 만듭니다. /비서). 또한 이러한 모터는 윤활 또는 기타 유지 보수가 필요하지 않으며 마모가 없습니다. 다른 모터와 마찬가지로, 열 소산으로 인해 연속력 또는 전류의 RMS 값은 장기간 허용 가능한 값을 초과해서는 안됩니다.

25 ~ 5,000 N 이상의 연속 구동력으로 선형 서보 모터를 얻을 수 있습니다. 대부분의 더 큰 모터에는 공기 또는 수냉가 있습니다. 다중 선형 모터는 더 높은 드라이브 힘을 얻기 위해 병렬 또는 직렬 배열로 연결할 수 있습니다.

모터와 슬라이드 사이에는 기계적 연결이 없기 때문에 볼 스크류와 같은 기계적 감소가 없습니다. 하중은 모터에 대한 1 : 1 비율로 전송됩니다. 볼 스크류 드라이브를 사용하면 슬라이드에서 모터로의 부하 관성이 감소 비율의 제곱에 의해 감소됩니다. 이로 인해 선형 모터 드라이브는 다른 부하에 해당하는 다양한 모터 제어 매개 변수로 프로그래밍 할 수있는 컨트롤러를 선택할 수없는 컨트롤러를 선택하지 않으면 효과적인 서보 보상을 얻을 수 있습니다.

많은 수직 응용 분야의 경우 볼 스크류가 더 쉽고 비용 효율적입니다. 선형 모터는 중력을 상쇄하기 위해 지속적으로 활력을 주어야합니다. 또한 전원 기계 브레이크는 전원이 꺼질 때 테이블 위치를 잠글 수 있습니다. 그러나 스프링, 카운터 웨이트 또는 공기 실린더로 모터와 하중 무게를 상쇄하면 선형 모터를 사용할 수 있습니다.

초기 비용은 선형 모터 드라이브와 모터, 커플 링, 베어링, 베어링 블록 및 볼 스크류를 포함하는 볼 스크류 구동 사이에는 거의 차이가 없습니다. 일반적으로 브러시 타입 선형 모터는 볼 스크류 드라이브보다 약간 저렴하며 브러시리스 버전은 일반적으로 다소 비쌉니다.

초기 비용보다 고려해야 할 것이 더 많습니다. 보다 현실적인 비교에는 유지 보수, 신뢰성, 내구성 및 노동을 포함한 대체 비용이 포함됩니다. 여기서 선형 모터는 잘 표시됩니다.

파트 2는 위치 측정 시스템을 다룹니다.