(Microsoft PowerPoint - TPC \270\336\304\253\306\256\267\316\264\320\275\272 Linear STAGE \261\263\300\260-\261\342\261\270\277\344\274\322 _150122)

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설윤 한
5 years ago
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1 Linear & STAGE 모션교육 기구요소 모션콘트롤사업본부 / STAGE 사업팀

2 정밀시스템의설계철학 적절한기계정밀도 + 오차보상 + 제어 최적의기계정밀도유지 (G.R Harrison 1973) More rapid progress can be made by combining a readily available level of Mechanical exactness with error compenstaion and servo control, instead of Striving for the ultimate in mechanical refinement. 불규칙한결과는불규칙한과정의산물이다. (J.B.Bryan,1984) 시스템의비반복성수준은장치, 설비, 사람, 시간, 돈의요소들에의해제어

3 Linear Motor 구동원리

4 Linear Motor Type 철심형모터 (Core type) 철심 편측식 동일사이즈대비추력큼 Velocity Ripple 있음 Point to Point Motion 공심형모터 (Coreless type) 철심없음 양측식 동일사이즈대비추력작음 Velocity Ripple 없음 Scan Motion ( 정속운동 )

5 Linear Motor Type Model 구조 특징 SGLFW SGLGW Pre- loading LM Bearing 흡인력 > 최대추력 5 배 Compact Profile 코일부철심사용 ` 많은누설자속 Cover 설치 Zero- Cogging Zero- Attraction 조립용이 Power Density 낮음 단시간과부하특성 SGLTW Negate the Attraction Force 코일부철심사용

6 단축모듈

7 리니어모터의장점 고가감속운전및빠른 Settling 모션가능 기어, 벨트, 커플링등의구동전달유니트가없다. 기구구조간단하여소형, 특수한형상으로의제조가능 기계적인마찰및미끌어짐에따른손실과소음이없다. 추가보수및정비가거의없다. Back- lash 등이없어정밀위치제어가능 Full Closed Control 가능하여위치정밀도를높일수있다. 긴이동거리적용에도처짐방지가능 멀티 Mover 가능 Air- Bearing 등비접촉운전가능 소량다품종생산용이한 Flexible 한생산라인구축용이 희토류계영구자석및 Encoder 의가격낮아지고있다. 설계시응용가능성

8 Linear Motion 의위치오차종류 진행방향 수평방향 Straightness YAW 수직방향 FLATNESS PITCH 축회전 ROLLING 위치정밀도 종류단위 Positioning Accuracy Uni-Directional Repeatability( 단방향 ) Bi-Directional Repeatability( 양방향 ) m, θ, rad(180/π) 기타 기타 Abbe Offset Cosine Error Lost Motion(hysteresis) Thermal Expantion

9 위치정밀도 (Accuracy, Repeatability) 참조 : Anorad

10 STAGE 각위치오차 참조 : Anorad

11 기구오차 ( 진직도, 평탄도 ) 수평오차수직오차 ( 높낮이 )

12 실제적용원리 참조 : Anorad

13 사양선정시주요 Spec. v 사양문의시질문 1. Pay Load 2. 유효 Stroke t 3. 속도및가감속도 ( 속도 Profile) 4. 설치조건 5. Concept (Stage의경우 ) 6. 정밀도, 반복정밀도 7. Yaw, Flatness, Straightness 8. 주요제어 Spec. ( 속도리플, Settling Time, In Positon Stability )

14 실측정및보상후측정값 위치보정전 8 Renishaw Analysis 6 ) s e r t e m o r c i m ( 량러에 Renishaw Analysis - 직선기계명 : 일련번호 : 일자 :14:39 Dec 타겟 (metres) 측정축 : 측정위치 : 화일이름 : LOWER 정밀도.RTL 왕복측정, 2 Runs Accuracy : 14.7 Pos-Dir Rep.: 0.6 Rev-Dir Rep.: 0.3 Bi-Dir Rep. : 0.6

15 위치정도보상후 위치보정후 0.5 Renishaw Analysis 0.4 ) s e r t e m o r c i m ( 량러에 Renishaw Analysis - 직선기계명 : 일련번호 : 일자 :15:57 Dec 타겟 (metres) 측정축 : 측정위치 : 화일이름 : LOWER 정밀도 MAPPIN 왕복측정, 2 Runs Accuracy : 0.9 Pos-Dir Rep.: 0.4 Rev-Dir Rep.: 0.3 Bi-Dir Rep. : 0.6

16 측정분석자료 사례 1 Flatness Pitch [ 원인?]

17 측정분석자료 사례 2 Repeatability ( ) ( ) Accuracy 17

18 위치정도보상이론

19 위치정도보상이론 2D 위치정도보상예

20 Stage Type 명칭정의 Gantry Stage Dual Gantry Stage Hybrid Stage Split Stage 측정대상고정측정대상고정측정대상이동측정대상고정 경제적사이즈동기제어 정밀조립요, 동기제어 기구정도우수, 동기제어 기구정도우수 기호형식

21 Stage Type 명칭정의 Y θ X Hybrid Cross Stage 측정대상이동 Theta Align 기능동기제어기구정도우수 Cross Stage 측정대상이동 범용사양경제적하축기구정도우수 Size 2 배단점 기호형식 Z-Axis 경우 θ-axis 경우

22 Stage 성능평가방법 기구성능 Encoder 항목단위 Laser Indicator Feedback 조건 Accuracy Repeatability Straightness Flatness Yaw Pitch Palleism Orthernaty Chuck Flatness um 50mm at Space/ Full Stroke um 50mm um 50mm um 50mm arc- s 50mm arc- s 50mm um 50mm um 50mm um 50mm 50mm 간격 / Full stroke 50mm 간격 / Working Stroke 50mm 간격 / Working Stroke 50mm 간격 / Working Stroke 50mm 간격 / Working Stroke 50mm 간격 / Full Stroke 50mm 간격 / Full Stroke 50mm 간격 / Full Stroke

23 Stage 성능평가방법 제어성능 항목 단위 Laser Indicator Encoder Feedback 조건 Full Stroke mm Limit to Limit 최대속도 m/ sec 최대가속도 m/ sec Settling Time sec 최대속도, 최대가속도구동 Velocity Ripple % 기존속도대비 (± % / mm/s) 정지시진동 um 5Point/ Full Stroke Turn- Around Time sec 최대속도, 최대가속도구동

24 In- Position Stability 정의 : 임의 Motion 후정지해있을때의 Following Error 최대크기를말한다.

25 속도리플 (Velocity Ripple) 정의 : Constant Velocity 상태에서의 Command Velocity 대비속도편차 (Velocity Deviation) 를 Percentage 로표현한것으로정의한다.

05%@200 mm/ sec ± 0.04%@300 mm/ sec cts cts cts ± 0.03%@100 mm/ sec ± 0.025%@200 mm/ sec ± 0.

26 Velocity Ripple (Example) Item Y- axis (Step) CUSTOMER X- axis (Scan) X- axis (Step) B 사 Y- axis (Scan) Stroke 350mm 1800mm OK OK Velocity Stability 참고그림 : Scan 축측정 Data ± 0.5%@100~ 220mm/ sec, Load 350kg ± 0.06%@100 mm/ sec ± 0.05%@200 mm/ sec ± 0.04%@300 mm/ sec cts cts cts ± 0.03%@100 mm/ sec ± 0.025%@200 mm/ sec ± 0.02%@300 mm/ sec 100mm/sec 200mm/sec 300mm/sec [( )/640240]*100 = ±0.03% [( )/ ]*100 = ±0.025% [( )/ ]*100 = ±0.02%

27 제진대 (ISOLATOR) Passive type isolator Active type isolator -Passive -Active Type 1 Active type Kurashiki_Simulation Type 2 Settling time 비교 Active isolator controller Active Type 원리

28 에어베어링 - 방식 출처 : 미세구멍 (Orifice) 과다공 (Poorous) 물질비교

29 에어베어링 - 구조 출처 : 에어베어링구조

30 에어베어링 - 종류 Damping 능력 Stiffness 하중능력 Emergency running 가능 [ Eitzenberger 특허보유 ] 불가능 Gap 5 ~ 7 um (Max Stiffness) 평탄도편차 최대 1/2 갭 ( 2.5 ~ 3.5 um) Gantry axis 직진및평탄도 기구직진ㆍ평탄조건 2.5 ~ 3.5um

31 Thank You

TDB 3000 Series Full Closed Loop STEP DRIVER의특징 Feedback-Loop로인한진동이없음 감속기없이높은토크구현 높은정밀도 정확한속도제어 SERVO DRIVER의특징 위치유지력 탈조가없음 토크제어가능 STEP DRIVER 와 SERVO

TDB 3000 Series Full Closed Loop STEP DRIVER의특징 Feedback-Loop로인한진동이없음 감속기없이높은토크구현 높은정밀도 정확한속도제어 SERVO DRIVER의특징 위치유지력 탈조가없음 토크제어가능 STEP DRIVER 와 SERVO Full Closed Loop STEP DRIVER의특징 Feedback-Loop로인한진동이없음 감속기없이높은토크구현 높은정밀도 정확한속도제어 SERVO DRIVER의특징 위치유지력 탈조가없음 토크제어가능 STEP DRIVER 와 SERVO DRIVER 의장점을일체화저발열및토크특성우수 TDB 000 V 48 바이폴라 (Bipolar) Closed-Loop 스텝모터드라이버