피아이, 초음파 피에조 모터 핵심은 압전 액추에이터
  • 방제일 기자
  • 승인 2018.09.18 10:52
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모터-스핀들 조합은 모터의 회전 운동을 직선 운동으로 변환하므로 기계 구성 요소 간의 백래시로 인해 응답 시간이 지연된다. 그러나 PILine 드라이브는 뛰어난 안정성과 최소한의 관성으로 직선 운동을 직접 발생시키며 기계적 복잡성을 제거해 비용을 낮추고 신뢰성을 높인다.

PILine 초음파 피에조모터 선보여

[인더스트리뉴스 방제일 기자] 압전 액추에이터가 초음파 피에조 모터의 핵심이다. 피에조 세라믹 액추에이터는 100~200kHz 사이의 고주파 AC전압을 가진 초음파 진동으로 움직인다. 액추에이터는 반복적인 변형을 통해 커플링으로 러너를 움직이게 한다.

생성된 피드는 사이클 당 수 나노미터이고 높은 주파수는 빠른 속도로 이어진다. 직경 20~30mm의 소형 회전 스테이지는 링형 액추에이터를 사용하며 초당 2회전 이상의 매우 빠른 속도를 구현한다. 홀딩 토크는 약 30mNm이다.

[사진=피아이]
피에조 세라믹 액추에이터의 모션은 결정효과에 기반해 마모가 발생하지 않는다. [사진=피아이코리아]

프리로드된 피에조 세라믹 액추에이터는 전원이 꺼져있거나 드라이브가 정지해있을 때 자동으로 잠기므로 전력을 소비하지 않고 발열이 없으며 기계적으로 안정적인 위치를 유지할 수 있다. 이에 따라 배터리 작동 또는 열에 민감한 낮은 듀티 사이클을 갖는 애플리케이션에서도 사용이 가능하다. 또한 초음파 방식이기 때문에 소음이 적고 속도가 최대 500mm/s로 빠른 모션을 가지며 크기가 작아 협소한 공간에서도 사용 가능하다.

피에조 세라믹 액추에이터의 모션은 결정효과에 기반해 마모가 발생하지 않는다. 반면에 커플링은 러너와의 접촉으로 마찰 효과에 영향을 받기 쉽다. 따라서 작동 모드에 따라 2,000km 이상의 변위 또는 20,000시간의 MTBF를 가진다.

[사진=피아이]
PILine XY 스테이지는 샘플을 신속하고 정확하게 배치하며 1나노미터 정밀도를 구현한다. [사진=피아이코리아]

피아이의 피에조 모터는 원리상 진공 호환이 가능하며 강한 자기장 환경에서도 작동할 수 있다. 대표적인 애플리케이션으로는 오토포커스 시스템, 샘플 포지셔닝, 마이크로 제조, 이미지 스캐닝, 자동화, 광 정렬, 실험 및 연구 등이다.

높이가 낮아 정밀 마이크로스코피에 적합하다. PILine XY 스테이지는 샘플을 신속하고 정확하게 배치하며 1나노미터 정밀도를 구현한다. X, Y 방향을 나노미터 단위로 샘플 전체를 스캔하고 미세하게 Z방향으로 움직여 3D 측정을 수행할 수 있다.


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