PCB 기술이 적용된 Ironless 리니어 모터 UPLplus

SCHAEFFLER

정밀한 모션제어를 위해서는 반드시 코깅 토크를 유의해야 한다. 셰플러의 코깅이 없는 리니어 모터 UPLplus는 몰딩 기술로 만든 리니어 모터로 정밀한 모션을 실현한다. Ironless 리니어 모터를 제조하기 위한 일반적인 요소는 다음과 같다.

① 철심 없이 권선을 감는다.
② 이 권선을 케이블에 연결한다.
③ 메인 바디를 가공한다.
④ 준비된 권선을 메인 바디에 잘 위치 시킨다.
⑤ 에폭시로 주조를 하는, 굉장히 복잡한 공정들을 거쳐야 한다.

이러한 방식으로 제조된 Ironless 리니어 모터는 보통 알루미늄 베이스와 함께 레진으로 마감을 한다. 그렇기 때문에 비교적 무거운 편에 속한다.

PCB 기술로 만들어진 UPLplus 리니어 모터

토깅 프리(Ironless) 모터 UPLplus는 PCB 기술을 적용하여 이동자인 Primary Part를 생산한다. PCB는 Printed Circuit Board의 약자로 인쇄회로기판을 의미한다. PCB란 보통 전자제품의 부품 간 회로를 연결할 때 전선을 사용하지 않고 보드에 회로를 그려 전기를 통할 수 있게 만든 기판을 의미한다. 컴퓨터나 전자 기기 내에서 볼 수 있는 초록색 기판이 바로 PCB다.

UPLplus의 이동자는 전통적인 방식의 제조 공정과 다른, PCB 제조 공법을 활용하여 제조하기 때문에 제조원가를 획기적으로 낮추었다. 또한 납기 측면에서도 과거 보다 훨씬 단축되어 빠른 시장의 요구사항에 대응할 수 있게 되었다. 아울러 기판에 유리섬유/에폭시 레진을 사용하여 기계적으로 안정성 및 열전도율 또한 개선했다.

UPLplus란

• U 자 모양의 Secondary Part
• P rinted Circuit Board 기술로 제조한 Primary Part
• L inear 다이렉트 드라이브 모터
• plus 이전 버전의 Ironless 리니어 모터 UPL의 개선 제품

종전 모터 대비 작은 사이즈

UPLplus는 무엇보다도 모터의 사이즈를 줄일 수 있다. 그럼에도 기존의 모터와 동일한 사이즈에서 최대 130%의 추력 밀도를 제공한다. 앞서 말한 PCB 기술을 적용하여 크기와 질량을 낮추었기 때문에 가능한 결과이다. 추력이 동일한 유사 리니어 모터와 수치적으로 비교하면, UPLplus가 질량의 38%, 그리고 단면적의 47% 정도 낮음을 확인할 수 있다.
여기서, 질량이 줄었다는 것은 시스템 내에서 더욱 빠른 가속 성능을 낼 수 있다는 것을 의미한다. 뉴튼의 운동법칙 F=ma을 떠올려보면, 가속도 a는 힘 F에서 질량 m 을 나눈 값이 된다. 따라서, 단순히 추력만을 고려할 것이 아니라 시스템의 무게 또한 고려해야 할 대상이다.

시스템의 무게를 줄이면 줄일수록 시스템의 가속 성능을 좋아지게 되고, 이는 결과적으로 생산성을 높일 수 있는 결과로 이어지게 된다. UPLplus는 동일 추력을 내는 모터 대비 약 40% 작은 질량을 가지고 있기 때문에, 시스템의 무게를 줄이는데 큰 도움이 된다.

X-Y 갠트리 시스템의 예를 통해 어떤 이점이 있는지 살펴보자. X축 방향으로 650mm, Y축 방향으로 500mm 움직이는 갠트리 테이블이 있다고 가정 해보자. 여기에 Y축 방향에 UPLplus-80-120를 사용하게 되면, 무게는 기존 대비 27% 가량 줄어들게 된다.

여기에 Y축을 이동시키는 X축 방향에 UPLplus-80-120을 적용 해보자. Y축 시스템의 무게가 줄어들었기 때문에 X축은 더 빠르게 움직일 수 있게 된다. 즉, 포지셔닝에 필요한 시간이 기존 대비 19%나 줄어들었다. 이는 줄어든 시간만큼 생산성이 향상된다는 것을 의미한다.

다양한 케이블 호환이 가능한 푸쉬인 스프링 타입의 커넥터

설계 업체는 애플리케이션의 요구 조건에 따라 케이블 선정을 하게 되는데, UPLplus는 푸쉬인 스프링 방식의 연결 터미널을 사용하여 업체가 어떤 케이블을 사용하든지 대응할 수 있도록 호환성을 높였다.

적용 범위

셰플러 UPLplus가 적용될 수 있는 애플리케이션은 일반적으로 자동화 장비, 의료 장비, 측정 및 검사 장비, 에어베어링 축, 반도체 장비, Z축 모터 등이 있다. 아래와 같은 요구사항이 있는 시스템이라면, UPLplus의 적용을 고려해보길 바란다.

▶ 더욱 높은 생산성이 필요한 경우
▶ 더욱 뛰어난 동적 특성을 요구하는 경우
▶ 더욱 정밀한 제어가 필요한 경우
▶ 콤팩트한 디자인이 필요한 경우

자료 제공: SCHAEFFLER(www.schaeffler.kr)

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