Gli encoder ottici Renishaw scelti per un esclusivo motore lineare
Il controllo costante della velocità è essenziale per molti processi industriali, ma i motori progettati in modo convenzionale generano forze di cogging che a loro volta causano ondulazioni nella velocità del motore. KOVERY Inc ha sviluppato una serie di motori lineari con encoder Renishaw integrati, che risolvono questo problema.
Background
I motori lineari sono ampiamente usati in importanti settori industriali come quello dei semiconduttori, della produzione di monitor a schermo piatto (FPD), dell'automazione, della diagnostica medica, della stampa 3D e delle macchine utensili. Un motore lineare è l'equivalente di un motore sincrono rotativo, ma con rotore e statore “srotolati”. Anziché produrre un momento meccanico, produce una forza di spinta lungo il suo asse.
KOVERY è un produttore di motori ad altissima precisione con sede a Gyeonggi-do, in Corea del Sud. Costantemente impegnata in attività di R&D, Kovery è un fornitore leader di avanzati motori lineari ad alta precisione. I motori di precisione KOVERY si avvalgono di una tecnologia brevettata per eliminare o minimizzare le forze di cogging, che generano ondulazioni della velocità e maggiore usura sui cuscinetti a causa dell'attrazione tra lo statore e le parti mobili del motore lineare.
La serie di encoder incrementali QUANTiC™ di Renishaw viene utilizzata nei motori lineari KOVERY per la commutazione e il controllo della posizione. KOVERY si avvale inoltre di altri prodotti metrologici di Renishaw, come l'encoder ottico assoluto EVOLUTE™ e il sistema laser XL-80 per la calibrazione delle macchine. Gli encoder sono componenti critici in grado di dare un feedback di posizione affidabile negli ambienti più difficili.
La sfida
Gran parte dei motori lineari sono di tipo “flat”, caratterizzati da una traccia magnetica permanente sotto una serie di bobine elettromagnetiche (forzante).
È necessario un controllo preciso del forzante per poter utilizzare impegnative applicazioni di controllo del movimento in settori come quello della produzione di semiconduttori e di schermi piatti.
Il controllo costante della velocità è essenziale per molti processi industriali, ma i motori progettati in modo convenzionale generano forze di cogging che a loro volta causano ondulazioni nella velocità del motore.
Un'opzione a disposizione dei progettisti prevede l'utilizzo di motori slotless non magnetici, che garantiscono un controllo eccellente a discapito però della spinta erogata. KOVERY ha sviluppato un'esclusiva gamma di motori che minimizza le forze di cogging senza pregiudicare la spinta erogata.
Motore lineare KOVERY con due tracce magnetiche permanenti
Kim Houng-joong, presidente di KOVERY, ci presenta la tecnologia brevettata dell'azienda:
"I motori lineari disponibili sul mercato si presentano in varie forme, ognuna con diversi vantaggi, ma con inevitabili compromessi tra un modello e l’altro. Gli esclusivi motori lineari sviluppati dalla nostra azienda sono i primi a disporre i magneti permanenti sul piano verticale, in modo che passino attraverso le espansioni polari delle bobine del forzante." "Questo garantisce un flusso magnetico uniforme e un circuito magnetico indipendente per ciascuna traccia magnetica. Con il nostro design per aumentare la forza del motore basta aumentare il numero di tracce. Questa progettazione riduce efficacemente la normale forza di attrazione tra i nuclei magnetici scanalati e le tracce magnetiche, senza sacrificare la spinta. In altre parole, la spinta complessiva del motore aumenta, con un valore massimo almeno doppio rispetto ai motori lineari convenzionali. Altri vantaggi includono la riduzione del peso, la maggiore libertà progettuale, la semplicità di assemblaggio e il basso costo di proprietà."
Gli encoder di posizione consentono la commutazione dei motori lineari in modo da garantire movimenti fluidi con controllo di posizione. Sono preferibili gli encoder con jitter ed errori di interpolazione inferiori, poiché consentono di controllare la posizione con maggiore accuratezza, con meno ondulazioni di velocità.
La progettazione degli encoder per motori lineari richiede due caratteristiche critiche per far sì che operino al meglio: in primo luogo, il cavo del lettore deve avere un raggio minimo di curvatura basso e una lunga durata, al fine di tollerare attorcigliamenti e piegature sulla traccia del cavo della macchina; in secondo luogo, una temperatura di esercizio elevata per sopportare il calore previsto in uscita dalle bobine del motore una volta alimentate.
Se il lettore viene installato in prossimità delle bobine magnetiche, l'encoder deve anche tollerare forti campi magnetici.
La soluzione
KOVERY si avvale di una gamma di encoder ottici Renishaw per i suoi motori lineari, incluso l'avanzato encoder ottico QUANTiC.
Nelle applicazioni con semiconduttori e apparecchiature di processo per schermi piatti, i motori lineari KOVERY sono equipaggiati con encoder della serie QUANTiC, con risoluzione da 0,2 µm, riga incrementale RTLC40 e uscita di segnale analogica o digitale. I motori per altre applicazioni utilizzano invece gli encoder ottici assoluti EVOLUTE di Renishaw con riga lineare RTLA50-S.
Il sig. Houng-joong continua: "I motori lineari di KOVERY sono disponibili con una grande varietà di specifiche: solo per quanto riguarda la lunghezza della corsa sono disponibili oltre una dozzina di opzioni. A volte è necessario fornire prodotti personalizzati, con corse di diversi metri. Prevediamo inoltre che la domanda del mercato per motori lineari a corsa più lunga andrà ad aumentare. La riga in nastro d'acciaio RTLC40 dell'encoder QUANTiC viene consegnata su una comoda bobina, il che ci consente di tagliare esattamente la lunghezza richiesta per ogni motore, a tutto vantaggio della flessibilità operativa. Ulteriori pregi sono rappresentati dai tempi di consegna ridotti e dall'eccellente rapporto qualità/prezzo. Gli encoder Renishaw hanno decisamente reso più competitivi i nostri prodotti."
I vantaggi degli encoder QUANTiC includono la compatibilità con uscite standard sia digitali che analogiche, le ampie tolleranze di installazione e funzionamento pari a ±0,3 mm per l'altezza e ±0,9° per l'imbardata, le elevate velocità di funzionamento fino a 24 m/s, il basso errore sottodivisionale (SDE) fino a ±80 nm, la flessibilità dei cavi a schermatura singola per la protezione dalle interferenze elettromagnetiche e infine il LED d'impostazione integrato che facilita l'installazione.
Il dispositivo diagnostico opzionale ADTi-100 e il software gratuito ADT View consentono di accedere a dati diagnostici approfonditi. L'ADTi‑100 è l'ideale per le installazioni più difficili, la diagnostica sul campo e la ricerca guasti.
Nello specifico, il LED d'impostazione e le tolleranze d'installazione estremamente ampie dell'encoder QUANTiC garantiscono un processo di installazione rapido e intuitivo che abbassa i costi di costruzione della macchina e ne riduce i tempi di fermo durante la manutenzione. In più, l'errore sottodivisionale ridotto e l'elevata risoluzione dell'encoder QUANTiC migliorano la precisione del motore lineare e consentono di controllarne il movimento con maggiore fluidità, grazie alle ondulazioni minime della velocità.
Il sig. Houng-joong spiega: "Per scegliere un encoder teniamo conto, oltre che delle specifiche dell'encoder richieste per l'applicazione dal nostro cliente, anche della facilità d'installazione e della sua affidabilità nel nostro ambiente di produzione. Gli ordini dai produttori di apparecchiature richiedono tempi di consegna molto ridotti: spesso abbiamo solo da 3 a 6 mesi dalla conferma d'ordine per progettare, produrre, testare e consegnare il prodotto finito."
"La rapidità e facilità d'installazione dei componenti è decisamente uno dei fattori chiave per una consegna rapida. Le tolleranze d'installazione degli encoder QUANTIC sono ampie e consentono di procedere più velocemente. Inoltre, il monitoraggio del colore del LED d'impostazione sul lettore ci consente di determinare rapidamente se la forza del segnale sia a norma e se l'installazione sia riuscita. Queste funzioni consentono di risparmiare tempo, riducono i costi e sono molto affidabili".
L'encoder assoluto EVOLUTE di Renishaw offre molti degli stessi vantaggi della serie QUANTiC, incluse le ampie tolleranze d'installazione e una buona tolleranza alla polvere. Anche l'hardware del dispositivo diagnostico avanzato ADTa-100 e il software gratuito ADT View consentono di accedere a dati diagnostici approfonditi.
Prima di inviarli ai clienti, KOVERY testa e calibra i suoi motori tramite il sistema laser XL-80 di Renishaw. Questi sistemi sono rapidi, estremamente accurati (con un'accuratezza delle misure lineari pari a ±0,5 ppm) leggeri e portatili.
"I nostri clienti sono in gran parte produttori di attrezzature di precisione con requisiti di qualità molto rigidi, per questo i motori devono essere rigorosamente controllati prima di lasciare la fabbrica. Per misurare la linearità, la rettilineità e l'ortogonalità di ogni motore lineare utilizziamo l'interferometro laser XL-80 di Renishaw. Vengono eseguite anche misure dinamiche, inclusa l'analisi dell'ondulazione di velocità. Il sistema XL-80 è veloce da impostare e facile da usare, ed è senza dubbio un'ottima scelta per testare i prodotti" dice il sig. Houng-joong.
La riga in nastro d'acciaio RTLC40 dell'encoder QUANTiC viene consegnata su una comoda bobina, il che ci consente di tagliare esattamente la lunghezza richiesta per ogni motore, a tutto vantaggio della flessibilità operativa. Ulteriori pregi sono rappresentati dai tempi di consegna ridotti e dall'eccellente rapporto qualità/prezzo. Gli encoder Renishaw hanno decisamente reso più competitivi i nostri prodotti.
KOVERY Inc. (South Korea)
Il Presidente di KOVERY, Kim Houng-joong
I risultati
Gli encoder e i sistemi di calibrazione laser di Renishaw hanno consentito a KOVERY di produrre motori lineari all'avanguardia, destinati a macchinari avanzati per settori chiave , come quello della produzione di semiconduttori. La collaborazione tra Renishaw e KOVERY continua a supportare i più recenti sviluppi nel campo dei motori lineari.
Il sig. Houng-joong conclude: "Siamo focalizzati sullo sviluppo di motori lineari estremamente precisi e veloci. È impossibile comprendere veramente a fondo ciascun componente. Renishaw fa un ottimo lavoro nell'assistenza post-vendita: le comunicazioni con il nostro team di sviluppo sono frequenti, la formazione necessaria viene fornita quando richiesta e molti dei nostri problemi applicativi sono stati risolti."
Informazioni su KOVERY Inc.
KOVERY è un produttore di motori ad altissima precisione costantemente impegnato nell'R&D e nello sviluppo di nuove tecnologie. Ha come obiettivi strategici di contribuire alla crescita e alla prosperità dell'industria nazionale e di entrare nel mercato globale attraverso la commercializzazione e la produzione di massa di motori ad altissima precisione. Ad oggi, l'azienda ha depositato oltre 200 brevetti riguardanti i propri motori.
Per ulteriori informazioni su KOVERY, visita: www.kovery.com
