리니어 스테이지 선택 시 고려 사항

IKO

정밀 가공 기술과 전자 장치가 통합된 리니어 스테이지는 대부분의 위치 지정 애플리케이션의 요구 사항을 충족할 수 있다.
설계 또는 어셈블리에 하중을 포지셔닝 하는 메커니즘이 필요한 경우 리니어 스테이지는 포지셔닝 스테이지가 적용되는 애플리케이션만큼이나 다양하다. 여러 종류의 리니어 스테이지가 다양한 산업 기계에 적합하다. 일부는 고속 응용 분야에 적합하고 다른 일부는 무거운 하중을 지원하기 위해 더욱 많은 추력을 제공할 수 있다. 또한 일부 설계에서는 나노 또는 마이크로 크기의 리니어 스테이지가 필요한 반면, 다른 설계에서는 클린룸 내부와 같이 기계에 대하여 매우 엄격한 요구 사항이 따르는 리니어 스테이지가 필요할 수도 있다.

성능이 최고인 리니어 스테이지 중 일부는 정밀 가공기술과 전자 장치를 통합한다. 이 장치는 리니어 모션 롤링 가이드와 베드 및 슬라이드 스테이지 사이에 볼 나사 또는 모터를 통합하고, 동일한 장치 내에 전기 제어 구성요소를 포함하여 설계 크기를 줄이고 조립 프로세스를 단순화하는 데 도움이 된다. 신중하게 선택하면 애플리케이션에서 오랫동안 수행할 리니어 스테이지를 찾을 수 있다. 다음은 다양한 유형의 리니어 스테이지와 일반적인 선택 기준에 대한 개요이다.

리니어 모터 구동 스테이지

이 리니어 스테이지는 베드와 슬라이드 스테이지 사이에 AC 리니어 모터를 통합했으며, 전자 및 반도체 제조에 사용되는 픽 앤 플레이스 및 조립 시스템과 같은 고속 기계에 적합하다. 리니어 모터 구동 스테이지는 정확도가 높고 응답이 빠르며 크기가 작다.

통합된 모터는 움직이는 필드 코일과 두 개의 고정자 자석 사이에 설정된 C형 요크로 구성된다. 이 배열은 자석에 의해 수직으로 작용하는 자속과 전류에 의해 코일 주위에 생성된 회전 자속이 코일을 수평 방향으로 강제 이동시킨다는 플레밍의 왼손 법칙을 따른다. 코일 전류는 자속 방향에 해당하는 방향으로 전환되어 빠르고 정확한 동작을 하도록 하고 지속적인 구동력을 생성한다. 통합 전자장치는 리니어 인코더의 피드백을 사용하여 현재 레벨을 제어하여 정확한 이동 및 포지셔닝을 보장한다. 기계 설계자가 리니어 모터 구동 스테이지에서 자주 요구하는 몇 가지 사항은 다음과 같다.

• 안정성: 고급 서보 기술이 적용된 일부 리니어 모터 드라이브 스테이지는 10mm/s에서 ±1.78%의 속도 안정성과 ±1 μm 이하의 정적 안정성을 달성할 수 있다.

• 긴 스트로크: 통합된 리니어 모션 가이드의 트랙레일에 따라 2,700mm 이상의 초장 스트로크를 실현할 수 있다.

• 높은 추력과 높은 하중: 리니어 모터 구동 스테이지의 이동 필드 코일이 조밀하게 배열될 때 자속은 무거운 부하를 위치시키기 위해 매우 높은 추력을 생성할 수 있다.

• 콤팩트한 크기: 리니어 모터 드라이브 스테이지가 콤팩트한 크기로 제공된다. 통합된 네오디뮴 자석은 작은 크기에서도 큰 추진력과 고속 응답을 제공하는 데 도움이 된다. 이러한 리니어 스테이    지 중 하나인 IKO International의 NT38V10 나노 리니어 스테이지는 단면 높이가 11mm, 너비가 38mm, 길이가 62mm이다.

볼스크류 구동 리니어 스테이지

볼스크류로 구동되는 스테이지는 우수한 추력과 높은 강성을 제공하며 다양한 애플리케이션에서 정확한 포지셔닝을 제공한다. 또한 높은 속도와 낮은 마찰로 인하여 효율적인 작동이 가능하다.

슬라이드 스테이지는 볼 스크류 드라이브 리니어 스테이지에 강성과 추력 성능을 제공한다. 슬라이드 스테이지 내에서 2열로 배열된 대구경 강구는 궤도면과 4점 접촉하여 변동 하중이나 복잡한 하중에서도 고정밀도를 유지할 수 있다. 강성을 높이기 위해 가해지는 하중과 모멘트에 따라 2개의 슬라이드 스테이지를 트랙 레일에 장착할 수 있다.

많은 볼 스크류 드라이브 리니어 스테이지에는 U자형 트랙 레일이 있어 모멘트 하중과 비틀림에서 강성을 강화한다. 이 트랙 레일은 엔지니어에게 유연성을 폭넓게 제공하기 위해 기계의 구조 빔으로 사용할 수 있다. 일부 U자형 리니어 스테이지는 베드에 센서를 장착하기 위한 특수 홈과 고강도 재료 덕분에, 작은 크기에도 설계를 추가하지 않고도 높은 정밀도를 유지하는 경량의 로우 프로파일 모델로 제공된다.

볼 스크류 드라이브 리니어 스테이지는 다양한 스타일과 옵션으로 제공된다. 다음은 특정 볼 스크류 리니어 스테이지에서 충족하는 요구 사항들이다.

• 긴 스트로크: 스테이지 너비는 15~420mm, 스트로크 길이는 최대 1,350mm 까지 가능하다.

• 높은 정확도와 강성: 주철과 같은 재질로 만든 스테이지 베드는 높은 강성을 제공할 뿐만 아니라 뛰어난 진동 감쇠 기능을 제공한다. 안정성, 정확성 및 부하 용량을 추가하려면 스테이지 베드에    병렬로 배열된 통합 리니어 가이드를 선택하면 된다.

• 콤팩트한 크기/마이크로 포지셔닝: 단면 높이가 낮고 폭이 좁은 소형 및 초소형 스테이지는 빠른 가감속과 우수한 앤티크리프(anti-creep) 특성이 필요한 애플리케이션에 높은 정확도를 제공할      수 있다. 일부 초소형 스테이지는 외부 치수를 변경하지 않고 소형 센서를 수용할 수 있다.

• 특수 환경: 많은 리니어 스테이지 제조업체는 세척 공정과 같은 열악한 환경을 위해 특별히 제작된 제품을 제공한다. 주요 구성요소는 일반적으로 고강도 알루미늄 합금과 스테인리스강으로          만들 어진다. 클린룸 요구사항을 충족하도록 특별히 설계돼 분진을 방지하기 위한 덮개를 포함할 수 있다.

• 맞춤형의 치수 및 추가 옵션: 정확도 요구사항에 따라 설계자는 스테이지 길이, 모터 또는 볼 나사 유형 및 센서 옵션을 지정하여 리니어 스테이지를 사용자 정의할 수 있다. 추가 사용자 정의 옵    션에는 플랜지 및 브리지 커버, 스테이지의 전체 길이를 줄이기 위한 모터 폴드백, 스테이지에 이물질이 들어가는 것을 방지하는 벨로우즈, 부식을 방지하는 블랙 크롬 및 X-Y 스테이지 구성을        쉽게 만드는 브래킷과 같은 표면 처리 및 마감이 포함된다.

특성화된 리니어 스테이지

애플리케이션에서 기존의 리니어 스테이지가 해결할 수 없는 문제가 발생하는 경우가 있다. 일부 기계는 특정 작동 각도에서 직선 운동을 회전 운동으로 변환해야 한다.
정렬 스테이지는 스테퍼 및 AC 서보 모터와 함께 작동할 수 있으며 교차 롤러 베어링을 통합하여 정확한 각도 보정을 제공한다. 다축 애플리케이션을 위한 정밀 리니어 스테이지 슬라이드에 장착할 수 있다.

U자형 리니어 스테이지에 장착할 수 있는 정렬 모듈은 X, Y, X-Y, 중심 기준 각도 보정을 제공하거나 무작위로 회전하는 견고한 크로스 롤러 베어링과 리니어 가이드를 통합한다. 크로스 롤러 베어링과 리니어 가이드를 사용하는 또 다른 장치인 얼라인먼트 스테이지는 X-Y-θ 포지셔닝을 로우 프로파일 유닛에서 탁월한 분해능으로 제공할 수 있으며 X-Y 또는 X-Y-θ 포지셔닝도 가능하다. 정확한 상하 위치 지정을 위해 승강 스테이지가 작업을 수행하고 리니어 인코더와 함께 사용할 때 폐쇄 루프 제어 덕분에 높은 반복성과 정확도를 달성한다.

또 다른 유형의 리니어 스테이지는 스테퍼 모터로 구동되며, 한 쌍의 리니어 모션 롤러 가이드와 함께 타이밍 벨트를 슬라이드 스테이지의 메커니즘에 병렬로 통합한다. 이러한 구성요소는 고속 및 가속과 긴 스트로크 길이가 필요한 애플리케이션에 안정적이고 신뢰할 수 있는 성능을 제공한다.

애플리케이션의 요구사항을 충족하는 리니어 스테이지

하중을 이동하고 가이드 할 때 선택한 포지셔닝 메커니즘은, 특정 애플리케이션에 적합한 특성을 제공하면서 정확하고 정밀하게 수행돼야 한다. 장기간 유지 보수가 필요 없이 고정밀 작동을 제공할 수 있고 그러한 모션 구성요소를 제공한 이력이 있는 제조업체와 협력해야 한다. IKO International은 정밀 가공기술과 전자장치를 사용하여 대부분의 애플리케이션을 만족시키는 다양한 리니어 스테이지 라인업을 제공한다. 올바른 모션 구성 요소를 제공하는 공급업체를 신중하게 선택하여 장비에서 오랫동안 작동할 리니어 스테이지를 선정해야 한다.

자료 제공: IKO(www.IKO.com)