어려운 리니어모터 애플리케이션에 특화된 솔루션 LMS(Linear Motion System)

보쉬렉스로스는 드라이브&컨트롤 분야에서 200년 이상 축적된 노하우로 고객들에게 최적의 솔루션을 제공해 왔다. 이런 보쉬렉스로스의 LMS(Linear Motion System)는 기존 리니어 모터를 적용하기 어려운 application에 적용할 수 있는 보쉬 렉스로스의 특화된 솔루션이다.

기존 리니어 모터는 수십 개의 캐리어로 물류 구성 시 케이블로 인한 제약 사항이 많았고, 리니어 엔코더를 사용하므로 진공 환경이나 열악한 환경에는 적용하기 어려운 단점이 있었다. LMS는 이러한 리니어 모터의 제약 사항을 해결하기 위해 리니어 모터 컨셉을 반대로 적용한 솔루션으로서 코일 대신 마그넷이 moving한다. 물류 구성 시 케이블 없이 캐리어가 자유롭게 이동하기 때문에 복잡한 물류 구성도 쉽게 구성할 수 있고, 고진공 같은 열악한 환경에도 적용 가능하며, 수십, 수백 개의 캐리어를 개별로 위치 및 속도 제어를 할 수 있다는 장점을 지닌다.
 

특수 환경에서의 솔루션

LMS 솔루션은 그동안 태양광, 반도체, OLED디스플레이 등 고진공, 고온 및 특수 환경이 요구되는 산업에서 수요가 많았다. 최근에는 자동차 부품 생산 라인, 디스플레이 생산 라인 등과 같이 일반 및 클린 물류에서 복잡한 물류를 구성하거나 공정 Cycle Time을 감소시키기 위해 기존 컨베이어 대신 LMS를 적용하고 있다.

컨베이어를 LMS로 대체하는 것뿐만 아니라 일부 공정을 LMS로 대체하는 경우도 있고, 로봇과 LMS를 복합하여 적용하는 경우 등 다양한 애플리케이션에 복합적으로 적용하고 있는 추세이다. 이는 정밀도 및 공정 Cycle Time 측면에서 혁신적인 개선을 이루어 고객사로부터 호평을 받고 있으며, LMS의 적용 영역이 점점 확장되고 있다.

LMS 솔루션 활용사례

LMS는 현재까지 30여개 이상의 다양한 애플리케이션에 적용하였고, 하드 디스크 스퍼터 장비 및 자동차 부품 조립 라인에 적용한 사례를 소개하고자 한다.

[하드 디스크 스퍼터 장비]

하드 디스크 생산을 위한 스퍼터 장비에 LMS를 적용하여 진공 환경에서 27개의 캐리어를 3m/s 속도 및 3G 가속도로 개별로 제어하여 공정 사이클 타임을 획기적으로 개선했다.
스퍼터 장비 설계 시 LMS를 적용함으로써 공간 효율적인 설계를 할 수 있도록 했다.

 
[자동차 부품 조립 라인]

기존 자동차 부품 조립 라인은 컨베이어와 3축 로봇으로 구성되었고, 로봇에 의한 공정 수행을 위해 팔레트를 컨베이어에서 스테이지로 Handling 하는 기구부 및 추가 시간이 요구되었다. 그러나 컨베이어를 LMS로 대체함으로써 Handling 하는 기구부도 더 이상 필요하지 않게 되었고, 3축 로봇도 2축 로봇으로 대체할 수 있게 되었다. 또한, LMS에 의해 반송 중에 공정을 동시에 수행함으로써 공정 cycle time을 획기적으로 개선하게 되었다.

그리고 물류 구성을 육상 트랙과 같이 구성하여 트랙 끝에서 정지하지 않고 공정을 수행함으로써 공정 Cycle Time개선에 기여하기도 했다. 뿐만 아니라, LMS전용 PC와 로봇 제어를 위한 모션 제어기를 보쉬 렉스로스로 단일화함으로써 28개의 캐리어와 로봇 간 동기 모션 제어를 최적화할 수 있게 되었다.
 

LMS 특성

LMS는 수십, 수백 개의 캐리어를 개별적으로 속도 및 위치를 제어하며, 캐리어는 케이블 없이 비접촉으로 반송되기 때문에 유지 보수 측면에서 반영구적으로 사용할 수 있는 장점이 있다.

- 홀센서에 의한 비접촉 캐리어 위치 측정 및 케이블 없이 캐리어 구동
- PC 1대당 최대32개 캐리어 구동 및 개별적 속도/위치 제어
- 비접촉 센싱 및 케이블 없음으로 인하여 유지 보수 간편

LMS 성능

LMS는 고속 애플리케이션 및 고진공, 고온 등의 환경에서 사용할 수 있도록 지원하고 있다.

- 최대 속도 5 m/s 지원
- 진공도 10-8 mBar 지원
- 마그넷 150o C지원
 

LMS는 홀센서 기반으로 캐리어 위치를 확인하기 때문에 위치 정밀도는 +/-100micron, 저속 20mm/s 에서 속도 리플 +/-2% 구현이 가능하다. 홀센서와 병행하여 리니어 엔코더를 옵션으로 사용할 수 있도록 개발 중인데, 엔코더 옵션 적용 시 위치 정밀도 +/-10 micron, 20mm/s 에서 속도 리플 +/-0.1% 를 구현할 수 있다.

자료제공 | 보쉬렉스로스코리아(www.boschrexroth.co.kr)