1 背景

　　直線電機(jī)廣泛應(yīng)用于各大工業(yè)領(lǐng)域，包括平板顯示器 (FPD)、半導(dǎo)體、自動化、醫(yī)療診斷、3D打印和機(jī)床等。 直線電機(jī)類同于定子和轉(zhuǎn)子被“鋪開”的旋轉(zhuǎn)同步電機(jī)， 但與旋轉(zhuǎn)電機(jī)輸出旋轉(zhuǎn)扭矩不同，直線電機(jī)輸出的是沿著 其行程方向上的推力。

　　KOVERY公司是一家位于韓國京畿道的超精密電機(jī)制 造商，該公司是業(yè)內(nèi)領(lǐng)先的高精度直線電機(jī)系統(tǒng)供應(yīng)商， 同時還持續(xù)致力于技術(shù)和產(chǎn)品研發(fā)。KOVERY的高精度電 機(jī)采用自有的專利技術(shù)，可減小甚至消除導(dǎo)致速度紋波的 齒槽力，以及因直線電機(jī)的定子與動子之間的電磁吸引力 而導(dǎo)致的軸承加速磨損。

　　KOVERY直線電機(jī)使用雷尼紹QUANTiC?系列增量 式光柵實現(xiàn)換向和位置控制。KOVERY還使用了雷尼紹的 其他測量產(chǎn)品，包括EVOLUTE?絕對式光柵，以及用于 機(jī)器校準(zhǔn)的XL - 80激光干涉儀。光柵是能夠在惡劣環(huán)境中 提供可靠位置反饋的關(guān)鍵組件。

　　2 挑戰(zhàn)

　　大部分直線電機(jī)屬于“平板式直線電機(jī)”，其特點是 永磁磁軌布置在一系列電磁線圈(動子)的下方。

　　半導(dǎo)體和FPD制造等領(lǐng)域的運(yùn)動控制應(yīng)用要求嚴(yán)苛， 必須精確控制動子的運(yùn)動。

　　恒速控制對于許多先進(jìn)的工業(yè)過程來說至關(guān)重要，但 傳統(tǒng)的電機(jī)設(shè)計會產(chǎn)生齒槽力，導(dǎo)致電機(jī)速度出現(xiàn)紋波。

　　設(shè)計人員還可以選擇使用無槽(無鐵芯)平板式電 機(jī)，這種電機(jī)的控制性能優(yōu)異，但缺點是推力輸出會大幅 降低。于是，KOVERY研發(fā)了一個采用“獨特”設(shè)計的電機(jī)系列，能夠在減小齒槽力的同時又不會犧牲推力。

　　KOVERY總裁Kim Houng -joong先生介紹他們的專 利技術(shù)說：“市場上的直線電機(jī)類型多樣，每種設(shè)計都各 有所長，但又各有短板。我們KOVERY獨創(chuàng)研發(fā)的直線電 機(jī)首次將永磁體以直立形式排列，這樣永磁體能夠在動子 線圈的磁極片間穿過。這樣的設(shè)計可確保磁通量一致，且 每條磁軌都具有獨立的磁路。在我們的設(shè)計中，磁軌數(shù)量 越多，電機(jī)輸出功率越大。這種設(shè)計還可有效減小有槽鐵 芯和磁軌之間的法向吸引力，同時又不會犧牲推力。換言 之，電機(jī)的整體推力增強(qiáng)，最大值可達(dá)到傳統(tǒng)直線電機(jī)的 至少兩倍。其他優(yōu)點還包括重量輕、設(shè)計自由度高、裝配 便捷、擁有成本低等。”

　　位置編碼器可幫助直線電機(jī)完成換向，實現(xiàn)平穩(wěn)的運(yùn)動和位置控制。抖動更低且細(xì)分誤差更小的光柵是首選，因為這些特性有助于實現(xiàn)更精確的位置控制，并可減小速度紋波。

　　在直線電機(jī)中工作的光柵需要具有兩個關(guān)鍵設(shè)計特性：讀數(shù)頭(傳感器)電纜的最小彎曲半徑小且電纜壽命長，以確保機(jī)器的電纜軌道具有優(yōu)異的抗擠壓、扭結(jié)和彎曲性能;最大工作溫度高，能夠承受電機(jī)線圈通電時預(yù)期產(chǎn)生的熱量。

　　如果讀數(shù)頭安裝在電磁線圈附近，則光柵還必須能夠抵御強(qiáng)磁場的影響。

　　3 解決方案

　　KOVERY在其直線電機(jī)中使用了一系列雷尼紹光柵，包括先進(jìn)的QUANTiC光柵。

　　針對半導(dǎo)體和FPD制程設(shè)備應(yīng)用，KOVERY的直線電 機(jī)配備了QUANTiC系列光柵，它具備以下特性：分辨率 達(dá)到0 . 2 μm，配用RTLC40增量式柵尺，可輸出模擬或數(shù) 字信號。針對其他應(yīng)用，KOVERY的電機(jī)則配備了雷尼紹 EVOLUTE絕對式光柵及RTLA50 - S直線柵尺。

　　Kim先生繼續(xù)說道：“KOVERY的直線電機(jī)提供多種 規(guī)格，僅行程長度就有十余種之多。有時，我們還需提供 行程長達(dá)數(shù)米的定制產(chǎn)品。而且我們預(yù)計長行程直線電機(jī) 的市場需求還將持續(xù)增加。QUANTiC光柵的RTLC40鋼 帶柵尺成卷供應(yīng)， 我們可以根據(jù)每臺電機(jī)的具體要求方 便地將柵尺裁剪為所需長度， 從而提升了生產(chǎn)靈活性。 此外， 雷尼紹的產(chǎn)品交付周期很短且性價比優(yōu)， 這些都 是吸引我們的優(yōu)點。雷尼紹的光柵幫助我們提升了產(chǎn)品競 爭力?！?/p>

　　QUANTiC光柵的優(yōu)點包括： 兼容行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)數(shù)字或模 擬輸出格式;安裝和運(yùn)行公差寬松，間隙為±0 . 3 mm， 扭擺公差為±0.9°;運(yùn)行速度高達(dá)24 m/s;電子細(xì)分誤差 (SDE) 低至±80 nm;配備具有EMI防護(hù)功能的單屏蔽柔 性電纜;內(nèi)置可輔助安裝的LED安裝指示燈。

　　通過選裝的高級診斷工具ADT i _ —— 1 0 0 和免費的 ADT View軟件，可獲得更詳實的診斷數(shù)據(jù)。ADTi - 100非 常適合不易安裝的應(yīng)用場合，并可用于現(xiàn)場診斷和查錯。

　　尤其是，QUANTiC光柵配備LED安裝指示燈且具有 極寬松的安裝公差，可幫助用戶快速、直觀地完成安裝過 程， 從而降低機(jī)器裝配成本， 減少維護(hù)機(jī)器時的停機(jī)時 間。此外，QUANTiC光柵的低電子細(xì)分誤差 (SDE) 和 高分辨率特性還有助于提升直線電機(jī)的精度，減少速度紋 波，從而實現(xiàn)更平穩(wěn)的運(yùn)動控制。

　　Kim先生詳細(xì)說道：“選擇光柵系統(tǒng)時，除了光柵規(guī) 格要滿足客戶的應(yīng)用要求以外，我們還會考慮光柵在生產(chǎn) 環(huán)境中的安裝難度和可靠性。設(shè)備制造商要求的產(chǎn)品交付 周期一般都非常短，從收到訂單、設(shè)計、制造、測試到交 付，我們通常只有3到6個月的時間?！?/p>

　　“零件的安裝效率絕對是確保準(zhǔn)時交付產(chǎn)品的關(guān)鍵因 素之一。QUANTiC光柵具有寬松的安裝公差，因此安裝 非常便捷。而且，通過觀察讀數(shù)頭上的LED安裝指示燈的 顏色，我們可以快速確定信號強(qiáng)度是否達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)，安裝是 否成功。QUANTiC的這些特性可幫助我們節(jié)省時間、降低成本，并且增強(qiáng)了我們對產(chǎn)品的信心。”

　　KOVERY 直線電機(jī)配用兩條永磁磁軌

　　雷尼紹的EVOLUTE絕對式光柵具有許多與QUANTiC 系列相同的優(yōu)點， 包括寬松的安裝公差和優(yōu)異的抗污能 力。通過高級診斷工具ADTa - 100硬件和ADT View軟 件，也可獲得有關(guān)EVOLUTE的更詳實的診斷數(shù)據(jù)。

　　KOVERY在電機(jī)產(chǎn)品出廠前使用雷尼紹XL - 80激光干 涉儀進(jìn)行測試和校準(zhǔn)。XL - 80用于機(jī)器校準(zhǔn)和質(zhì)量控制， 它的運(yùn)行速度快且精度高，線性測量精度可達(dá)0 . 5 ppm，而且輕巧便攜。

　　“我們的大部分客戶是對質(zhì)量要求嚴(yán)苛的精密設(shè)備 制造商，因此電機(jī)在出廠前必須通過嚴(yán)格的檢驗。我們使 用雷尼紹XL - 80激光干涉儀測量每臺直線電機(jī)的線性度、 直線度和垂直度;此外還執(zhí)行動態(tài)測量，包括速度紋波分 析。XL - 80激光干涉儀安裝快捷且易于使用，它無疑是我 們執(zhí)行產(chǎn)品測試的理想之選，”Kim先生說道。

　　4 結(jié)果

　　雷尼紹的光柵產(chǎn)品和激光校準(zhǔn)系統(tǒng)幫助KOVERY打造 出性能優(yōu)異的直線電機(jī)，并應(yīng)用在半導(dǎo)體制造等領(lǐng)域的先 進(jìn)制程機(jī)器設(shè)備中。雷尼紹與KOVERY之間的密切合作將 繼續(xù)支持新型直線電機(jī)的研發(fā)。

　　Kim先生總結(jié)道：“我們專注于超高精度及高速直線 電機(jī)的研發(fā)， 不可能對產(chǎn)品內(nèi)部的每個零部件都了如指 掌。雷尼紹的售后支持服務(wù)非常出色，他們經(jīng)常與我們的 研發(fā)團(tuán)隊緊密溝通，不僅在必要時提供相關(guān)培訓(xùn)，還為我 們解決了許多應(yīng)用難題。”