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雷尼绍光栅产品助力打造设计“独特”的直线电机

国际金属加工网 2022年07月12日

众所周知,直线电机广泛应用于各大工业领域,包括平板显示器 (FPD)、半导体、自动化、医疗诊断、3D打印机床等。恒速控制对于这些先进的工业过程来说至关重。
KOVERY公司是业内领先的高精度直线电机系统供应商,其一系列先进的直线电机集成了雷尼绍光栅,采用自有的专利技术,契合地满足了先进工业的需求。

挑战

减小齿槽力,保持推力

大部分直线电机属于“平板式直线电机”,其特点是永磁磁轨布置在一系列电磁线圈(动子)的下方。半导体和FPD制造等领域的运动控制应用要求严苛,必须精准控制动子的运动

恒速控制对于许多先进的工业过程来说至关重要,但传统的电机设计会产生齿槽力,导致电机速度出现纹波

设计人员还可以选择使用无槽(无铁芯)平板式电机,这种电机的控制性能优异,但缺点是推力输出会大幅降低

解决方案

“独特”的设计,高品质的光栅

KOVERY研发了一个采用“独特”设计的电机系列,能够在减小齿槽力的同时又不会牺牲推力。

KOVERY独创研发的直线电机首次将永磁体以直立形式排列,这样永磁体能够在动子线圈的磁极片间穿过。此电机使用雷尼绍QUANTiC™系列增量式光栅实现换向和位置控制。同时还使用了雷尼绍的其他测量产品,包括EVOLUTE™绝※式光栅,以及用于机器校准的XL-80激光干涉仪

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KOVERY总裁Kim Houng-joong先生介绍他们的专利技术说:

“市场上的直线电机类型多样,每种设计都各有所长,但又各有短板。我们KOVERY独创研发的直线电机首次将永磁体以直立形式排列,这样永磁体能够在动子线圈的磁极片间穿过。这样的设计可确保磁通量一致,且每条磁轨都具有独立的磁路。在我们的设计中,磁轨数量越多,电机输出功率越大。这种设计还可有效减小有槽铁芯和磁轨之间的法向吸引力,同时又不会牺牲推力。换言之,电机的整体推力增强,※大值可达到传统直线电机的至少2。其他优点还包括重量轻设计自由度高装配便捷拥有成本低等。”

位置编码器可帮助直线电机完成换向,实现平稳的运动和位置控制。抖动更低且细分误差更小的光栅是推荐,因为这些特性有助于实现更精准的位置控制,并可减小速度纹波。

在直线电机中工作的光栅需要具有两个关键设计特性:读数头(传感器)电缆的※小弯曲半径小且电缆寿命长,以确保机器的电缆轨道具有优异的抗挤压、扭结和弯曲性能;※大工作温度高,能够承受电机线圈通电时预期产生的热量。

如果读数头安装在电磁线圈附近,则光栅还必须能够抵御强磁场的影响。KOVERY在其直线电机中使用了一系列雷尼绍光栅,包括先进的QUANTiC光栅。

针对半导体和FPD制程设备应用,KOVERY的直线电机配备了QUANTiC系列光栅,它具备以下特性:分辨率达到0.2 µm,配用RTLC40增量式栅尺,可输出模拟或数字信号。针对其他应用,KOVERY的电机则配备了雷尼绍EVOLUTE绝※式光栅RTLA50-S直线栅尺

Kim先生继续说道:“KOVERY的直线电机提供多种规格,仅行程长度就有十余种之多。有时,我们还需提供行程长达数米的定制产品。而且我们预计长行程直线电机的市场需求还将持续增加。QUANTiC光栅的RTLC40钢带栅尺成卷供应,我们可以根据每台电机的具体要求方便地将栅尺裁剪为所需长度,从而提升了生产灵活性。此外,雷尼绍的产品交付周期很短且性价比优,这些都是吸引我们的优点。雷尼绍的光栅帮助我们提升了产品竞争力。”

QUANTiC光栅的优点包括:兼容行业标准数字或模拟输出格式;安装和运行公差宽松,间隙为±0.3 mm,扭摆公差为±0.9°;运行速度高达24 m/s;电子细分误差 (SDE) 低至±80 nm;配备具有EMI防护功能的单屏蔽柔性电缆;内置可辅助安装的LED安装指示灯。

通过选装的高级诊断工具ADTi‑100和免费的ADT View软件,可获得更详实的诊断数据。ADTi‑100非常适合不易安装的应用场合,并可用于现场诊断和查错。

尤其是,QUANTiC光栅配备LED安装指示灯且具有极宽松的安装公差,可帮助用户快速、直观地完成安装过程,从而降低机器装配成本,减少维护机器时的停机时间。此外,QUANTiC光栅的低电子细分误差 (SDE) 和高分辨率特性还有助于提升直线电机的精度,减少速度纹波,从而实现更平稳的运动控制

Kim先生详细说道:“选择光栅系统时,除了光栅规格要满足客户的应用要求以外,我们还会考虑光栅在生产环境中的安装难度和可靠性。设备制造商要求的产品交付周期一般都非常短,从收到订单、设计、制造、测试到交付,我们通常只有3到6个月的时间。”

零件的安装效率绝※是确保准时交付产品的关键因素之一。QUANTiC光栅具有宽松的安装公差,因此安装非常便捷。而且,通过观察读数头上的LED安装指示灯的颜色,我们可以快速确定信号强度是否达到标准,安装是否成功。QUANTiC的这些特性可帮助我们节省时间、降低成本,并且增强了我们对产品的信心。”

雷尼绍的EVOLUTE绝※式光栅具有许多与QUANTiC系列相同的优点,包括宽松的安装公差优异的抗污能力通过高级诊断工具ADTa-100硬件和ADT View软件,也可获得有关EVOLUTE的更详实的诊断数据。

KOVERY在电机产品出厂前使用雷尼绍XL-80激光干涉仪进行测试和校准。XL-80用于机器校准和质量控制,它的运行速度快且精度高,线性测量精度可达0.5 ppm,而且轻巧便携。“我们的大部分客户是对质量要求严苛的精密设备制造商,因此电机在出厂前必须通过严格的检验。我们使用雷尼绍XL-80激光干涉仪测量每台直线电机的线性度、直线度和垂直度;此外还执行动态测量,包括速度纹波分析。XL-80激光干涉仪安装快捷且易于使用,它无疑是我们执行产品测试的理想之选,”Kim先生说道。

QUANTiC光栅的RTLC40钢带栅尺成卷供应,我们可以根据每台电机的具体要求方便地将栅尺裁剪为所需长度,从而提升了生产灵活性。此外,雷尼绍的产品交付周期很短且性价比优,这些都是吸引我们的优点。雷尼绍的光栅帮助我们提升了产品竞争力。

KOVERY Inc.(韩国)

结果 

雷尼绍的光栅产品和激光校准系统帮助KOVERY打造出性能优异的直线电机,并应用在半导体制造等领域的先进制程机器设备中。雷尼绍与KOVERY之间的密切合作将继续支持新型直线电机的研发。 Kim先生总结道:我们专注于超高精度及高速直线电机的研发,不可能对产品内部的每个零部件都了如指掌。雷尼绍的售后支持服务非常出色,他们经常与我们的研发团队紧密沟通,不仅在必要时提供相关培训,还为我们解决了许多应用难题。

KOVERY Inc.简介

KOVERY公司是一家超精密电机制造商,持续致力于原创技术研发。他们的战略目标是:通过超精密电机系统的商业化和规模化生产,助力韩国相关产业的繁荣发展,以原创产品打入国际市场。截至目前,KOVERY已申请了200多项电机相关专利。

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(雷尼绍Renishaw )

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