다이렉트 드라이브 모터란?
기존의 AC 서보 모터는 일반적으로 고회전ㆍ저토크이므로 기어나 벨트 등의 중간 기구를 통해 고토크화해야 합니다. 그러나 이로 인해 기구가 복잡해지고 기계 손실의 증가나 백래시에 의한 정밀도 저하가 일어나서 빈번하게 보수해야 하는 경우가 많아집니다.
이에 반해 다이렉트 드라이브 모터는 감속기, 벨트 등의 중간 기구를 거치지 않고 모터와 워크를 직접 결합하므로 동력 전달계의 강성 향상과 백래시리스에 의한 고속으로 정밀한 구동이 가능해지며 동시에 공간 절약, 정숙한 구동 파워를 만들어 낼 수 있습니다.
다이렉트 드라이브 모터의 구조
다이렉트 드라이브 모터의 구조는 크게 고정부(상태), 회전부(로터), 베어링, 회전 위치 검출용 센서(엔코더)의 4개 유닛 부품으로 구성됩니다.
베어링에는 크로스 롤러 베어링을 채택하는 경우가 많으며, 베어링 하나로 레이디얼 하중, 액시얼 하중, 모멘트 하중을 받을 수 있으며, 앵귤러 볼 베어링 복열 사용에 비해 슬림화와 대폭적인 강성 향상을 가능하게 합니다. 또한 베어링 틈새를 조정할 수 있는 구조이므로 예압을 줄 수 있으며, 고정밀도 회전을 얻을 수 있습니다.
또한 고분해능 엔코더를 조합하여 정밀 제어가 가능해집니다. 모터의 극수는 일반적인 AC 서보 모터에서는 8~12극인데 비해, 다이렉트 드라이브 모터는 20극 이상이며, 대형 다이렉트 드라이브 모터에서는 100극을 초과하는 다극 구조로 되어 있어 저토크 리플이면서 대토크를 실현합니다.
다이렉트 드라이브 모터의 특징과 도입 장점
1 ｜ 공간 절약
대토크를 발생시키는 감속기는 구조상 대형이라서 공간이 상당히 필요하지만, 다이렉트 드라이브 모터는 감속기가 불필요하므로 구동 시스템 전체로 보면 공간 절약ㆍ소형화가 가능해집니다.
2 ｜ 유지 보수성
AC 서보 모터+감속기의 경우, 감속기의 기어 슬라이딩 부분의 마모 영향으로 떨어진 금속 가루, 열화 그리스 등의 제거를 위한 분해ㆍ청소ㆍ조립 조정이 필요한데 반해 다이렉트 드라이브 모터는 기어 슬라이딩 부분 자체가 없는 심플한 구성이며, 기본적으로 유지 보수가 필요하지 않습니다. 또한 감속 기구가 없으므로 급가속ㆍ급감속시켜도 고장이나 파손 등의 걱정이 없습니다.
3 ｜ 고응답
저이너셔 회전부와 구동계의 강성 향상으로 서보에 의한 제어 특성이 다이렉트로 반영되므로 기계 성능을 향상시킬 수 있습니다.
고속ㆍ고응답 동작(고속 핸들러 이미지) 동영상
4 ｜ 고정밀도 속도 제어의 실현
다이렉트 드라이브 모터는 감속기가 필요 없으므로 백래시가 없고 모터 극수가 많아 출력 토크의 불균일이 적기 때문에 높은 속도 안정성을 실현할 수 있습니다. 당사 다이렉트 드라이브 모터 ‘τDISC(타우 디스크)’는 저속 시라도 속도 안정성이 좋고 회전 속도 2rpm 시의 속도 변동률 ±0.1%(무부하 시)로 높은 속도 안정성의 실적이 있습니다.
애플리케이션 사례
사례 1 ｜ 고속 인덱스 기구: 테스트 핸들러
전자 부품 검사 장치인 테스트 핸들러에서는 원반 테이블상의 지그에 전자 부품을 올려놓고 인덱스 동작을 시켜 각 스테이션에서 각각의 작업이 이루어집니다. 이러한 용도에서는 택트 업을 위해 고정밀도로 응답성이 높은 모터가 요구됩니다.
사례 2 ｜ 대형 패널의 얼라인먼트 용도
워크의 특정 위치에서 정밀 가공을 하므로 정밀한 위치 결정과 높은 강성이 요구됩니다.
사례 3 ｜ 권출 권취 장치
필름에 코팅 등을 하는 것으로 롤 to 롤 방식이라고 합니다. 이 방식은 처리 능력이 높은 반면 이송 정밀도가 처리 얼룩(코팅 얼룩 등)과 직결되므로 높은 속도 안정성이 요구됩니다.
사례 4 ｜ 핸들 시뮬레이터
다이렉트 드라이브 모터의 토크 리플이 적은 강점을 살려 자율 주행 시의 도로의 응답을 충실하고 동시에 자연스럽게 조타 토크에 재현하는 핸들 시뮬레이터 용도로 채택되는 사례도 나오고 있어 수치화가 곤란한 인간의 관능 평가 영역에도 진출하는 등 단순한 구동원이 아닌 장치 성능에 직접 기여하는 제품에 대한 채택도 증가하고 있습니다.
다이렉트 드라이브 모터가 활약하는 업계
반도체ㆍ전자 부품 업계
웨이퍼 다이싱 장치, 마운터, 테스트 핸들러, 웨이퍼 반송 장치, 웨이퍼 모따기 장치, 그라인더 장치, 검사 장치 등
자동차 업계
토크 시험기, 내구 시험기, 스티어링 시험기, 부품 가공기, 반송 장치 등
FPD 업계
접합 장치, 스크라이버, 검사 장치, 레이저 가공 장치 등
컨버팅, 인쇄기 업계
성막 장치, 연신 장치, 롤 코터, 권출 권취 기구, 적층 장치, PE 인쇄기, 스크린 인쇄기, 윤전 인쇄기 등
식품 장비 업계
캐퍼, 식품 반송 장치, 충전기 등