로봇 제어 XYZ 갠트리

선형 모터는 공작기계 분야와 반도체 부품 제조 및 조립 분야에서 절반 이상 사용됩니다. 이는 선형 모터가 정밀도가 높기 때문입니다(다른 선형 모션 장치에 비해 가격이 비싸다는 단점이 있지만). 이 비교적 새로운 모션 장치는 빠르고 정밀한 위치 제어 또는 느리고 매우 안정적인 동작이 필요한 분야에도 사용됩니다.

선형 모터의 속도는 초당 수 인치에서 수천 인치에 이릅니다. 설계에 따라 무제한 스트로크를 제공할 수 있으며 (인코더를 사용하면) ±1 μm/100 mm의 정밀도를 구현할 수 있습니다. 이러한 이유로 의료, 검사 및 자재 취급 분야 등 다양한 응용 분야에서 생산성 향상을 위해 선형 모터를 사용합니다.

회전 모터(직선 운동을 위해 기계식 회전-직선 변환 장치가 필요함)와 달리 선형 모터는 직접 구동 방식입니다. 따라서 기존 랙앤피니언 방식에서 발생하는 점진적인 마모를 방지할 수 있습니다. 또한 선형 모터는 벨트와 풀리를 사용하는 회전 모터의 단점, 즉 인장 강도 한계로 인한 추력 제한, 긴 안정화 시간, 벨트 늘어짐, 백래시 및 기계적 꼬임, 그리고 초속 15피트 정도의 속도 제한을 피할 수 있습니다. 뿐만 아니라 선형 모터는 리드 스크류와 볼 스크류의 비효율성(각각 약 50% 및 90%)과 진동도 방지합니다. 또한 설계자가 속도를 높이기 위해(높은 피치를 사용하여) 해상도를 낮춰야 하는 제약도 없습니다.

각 축에 선형 모터를 사용하는 다축 스테이지는 기존 방식보다 크기가 작아 좁은 공간에도 설치할 수 있습니다. 부품 수가 적어 신뢰성 또한 향상됩니다. 이러한 스테이지에서 모터는 일반 드라이브에 연결되며, (서보 작동 시) 모션 컨트롤러가 위치 제어 루프를 완성합니다.

선형 스테퍼 모터는 최대 70인치/초의 속도를 제공하여 비교적 빠른 동작이 요구되는 픽앤플레이스 및 검사 장비에 적합합니다. 그 외에도 부품 이송 스테이션 등에 활용됩니다. 일부 제조업체는 공통 포서를 사용하여 XY 스테이지를 구성할 수 있는 두 개의 선형 스테퍼 모터를 판매하기도 합니다. 이러한 스테이지는 어떤 방향으로든 장착 가능하며, 높은 강성과 100mm당 수 나노미터 수준의 평탄도를 통해 정밀한 움직임을 구현합니다.

비용에 민감한 일부 응용 분야에서는 저렴한 강자성 플래튼을 사용하는 하이브리드 선형 모터가 유리할 수 있습니다. 선형 스테퍼 모터와 마찬가지로, 플래튼의 자기 포화도를 변화시켜 자기 흐름에 대한 저항을 조절합니다. 피드백과 위치 제어 기능을 갖춘 PID 제어 회로를 통해 서보 모터 수준의 성능을 구현할 수 있습니다. 다만, 하이브리드 모터는 출력에 한계가 있고 포서와 플래튼 사이의 커플링으로 인해 코깅 현상이 발생합니다. 이러한 문제를 해결하기 위해 위상-치 오프셋 방식과 플래튼 치 및 포서 치 부분의 부분 포화 구동 방식을 사용할 수 있습니다. 일부 하이브리드 모터는 연속 작동 시 출력을 향상시키기 위해 외부 냉각 방식을 사용하기도 합니다.