التكوين النموذجي لتصميم نظام الحركة

تعد الحركة الخطية أمرًا أساسيًا للعديد من الآلات المتحركة، ويمكن لطبيعة الدفع المباشر للمحركات الخطية أن تبسط التصميم العام للآلة في هذه التطبيقات. وتشمل الفوائد الأخرى تحسين الصلابة، لأن المحركات الخطية يتم تثبيتها مباشرة على الحمل.

قد يبدو دمج هذه المحركات (والمكونات الطرفية التي تتطلبها) أمرًا شاقًا، ولكن يمكن تقسيم العملية إلى خمس خطوات بسيطة. إن اتباع هذه العملية خطوة بخطوة يسمح لمصنعي الآلات والروبوتات بجني فوائد المحركات الخطية دون بذل جهد أو تعقيد خارجي.

1. تحديد نوع المحرك: قلب حديدي مقابل غير حديدي

الخطوة الأولى هي اختيار المحرك الخطي من الأنواع المتوفرة.

المحركات ذات النواة الحديدية: المحركات ذات النواة الحديدية هي الأكثر شيوعًا، وهي مناسبة لتطبيقات الأتمتة العامة. يشير قلب الحديد إلى بنية ملف هذا المحرك، والتي تتكون من صفائح ذات قلب حديدي. يتكون التكوين النموذجي من مسار مغناطيسي ثابت أحادي الجانب وملف محرك متحرك أو قوة. يعمل القلب الحديدي على زيادة قوة الدفع المتولدة إلى الحد الأقصى، ويخلق قوة جذب مغناطيسية بين الملف والمغناطيس.

يمكن استخدام قوة الجذب المغناطيسية هذه لزيادة صلابة نظام التوجيه الخطي بشكل فعال عن طريق التحميل المسبق لمحامل الحركة الخطية. يمكن للتحميل المغناطيسي المسبق أيضًا تعزيز استجابة تردد النظام من خلال تحسين التباطؤ والتسوية.

من ناحية أخرى، يجب أن تكون قوة الجذب مدعومة بشكل صحيح من خلال زيادة سعة الحمولة من الأعضاء الداعمة والمحامل الخطية. قد يؤدي ذلك إلى تقليل حرية التصميم الميكانيكي للماكينة.

يتكون التكوين الثاني للمحرك الخطي ذو النواة الحديدية من زوج من المسارات المغناطيسية الثابتة الموضوعة على جانبي الملف المتحرك. ينفي هذا البناء الحاصل على براءة اختراع تأثيرات الجذب المغناطيسي مع توفير أعلى قوة لكل منطقة مستعرضة. يقلل التصميم المتوازن من حمل المحمل، مما يسمح باستخدام محامل الحركة الخطية الأصغر وتقليل ضوضاء المحمل.

Motionsystemdesign Com Motors Drives 0111 مزايا المحركات الخالية من الحديد: توجد أيضًا محركات خطية خالية من الحديد؛ هذه المحركات لا تحتوي على حديد في ملفاتها، لذلك لا يوجد تجاذب بين أعضاء المحرك.

النوع الأكثر شيوعاً من المواد غير الحديدية هو قناة U: يتم ربط مسارين مغناطيسيين لتشكيل قناة يتحرك فيها ملف المحرك (أو القوة). يعتبر هذا المحرك مثاليًا للتطبيقات التي تتطلب تموجًا منخفض السرعة وتسارعًا عاليًا. تعمل قوة الجذب الصفرية والطبيعة غير المسننة للبنية الخالية من الحديد على تقليل تموج عزم الدوران؛ يتم زيادة التسارع لأن الملف خفيف الوزن نسبيًا.

التكوين الثاني غير الحديدي هو على شكل اسطوانة. يتم تكديس المغناطيسات داخل أنبوب من الفولاذ المقاوم للصدأ، ويتحرك ملف المحرك حول الأسطوانة. يعد هذا التكوين مناسبًا عند استبدال الكرات اللولبية، لأنه ينتج سرعات أعلى بكثير ودقة تحديد موضع في نفس المظروف تقريبًا.

حجم الملف وطول المسار

بغض النظر عن التكوين، يجب أن يكون حجم جميع ملفات المحرك الخطي وفقًا لمتطلبات التطبيق: الحمل المطبق، وملف الحركة المستهدف، ودورة العمل، والدقة، والدقة، وعمر الخدمة، وبيئة التشغيل. نصيحة: احصل على الدعم الفني من الشركات المصنعة للمحركات الخطية وبرامج الحجم (والتي غالبًا ما تكون مجانية) لتحديد أفضل نوع وحجم للمحرك لتطبيق معين.

يتم تقديم أقسام المسار المغناطيسي بأطوال متعددة ويمكن تكديسها من طرف إلى طرف لتحقيق طول السفر المستهدف، حيث يكون إجمالي طول المغناطيس غير محدود فعليًا. لتبسيط التصميم وتقليل التكاليف، من الأفضل استخدام مقاطع المسار المغناطيسي الأطول المتوفرة من الشركة المصنعة.

2. حدد جهاز التشفير

الخطوة الثانية عند تصميم نظام محرك خطي هي اختيار المشفر الخطي. الأكثر شيوعًا هي أجهزة التشفير الخطية التزايدية المزودة بأجهزة استشعار رأس القراءة الضوئية أو المغناطيسية. حدد جهاز تشفير بالدقة والدقة المطلوبة للتطبيق، وجهازًا مناسبًا لبيئة الجهاز.

عادةً ما يتم إرسال تعليقات جهاز التشفير مرة أخرى إلى مكبر الصوت المؤازر عبر إما تناظري جيبي أو قطار نبض رقمي. هناك خيار آخر وهو ردود فعل التشفير التسلسلي عالية السرعة - مما يوفر معدلات بيانات أعلى، ودقة بت أعلى، ومناعة أكبر للضوضاء، وأطوال كابل أطول، ومعلومات إنذار شاملة.

تتصل الاتصالات التسلسلية بطريقتين.

يمكن الاتصال المباشر بين مكبر الصوت وجهاز التشفير باستخدام أجهزة تشفير تتميز ببروتوكول تشفير تسلسلي متوافق مع مكبر الصوت.

عندما لا يحتوي جهاز التشفير على إخراج تسلسلي (أو عندما يكون بروتوكول الإخراج التسلسلي غير متوافق مع مكبر الصوت)، يمكن استخدام وحدة محول تسلسلي. في هذه الحالة، تقبل الوحدة إشارة تناظرية من جهاز التشفير جنبًا إلى جنب مع إشارة مستشعر Hall، وتقسم الإشارة التناظرية، وتنقل بيانات الإشارة هذه بشكل تسلسلي إلى مكبر الصوت المؤازر. يتم استخدام بيانات مستشعر القاعة عند زيادة الطاقة وللتحقق من تعليقات برنامج التشفير.

تقدم العديد من الشركات المصنعة لأجهزة التشفير الخطية الآن أجهزة تشفير خطية مطلقة تدعم مجموعة متنوعة من بروتوكولات الاتصال التسلسلي، بما في ذلك البروتوكولات الخاصة من الشركات المصنعة لمكبرات الصوت الخارجية.

3. اختر مكبر الصوت

الخطوة الثالثة في عملية التصميم هي اختيار مكبر الصوت المؤازر. يجب أن يكون حجم مكبر الصوت صحيحًا بناءً على المحرك.

يعد التوصيل والتشغيل ميزة لا يمكن تقديمها إلا من قبل الموردين الذين يصنعون كلاً من المحركات المؤازرة ومكبرات الصوت. يوفر بعض الموردين ميزة التوصيل والتشغيل لتقليل وقت بدء التشغيل وضمان التكوين المناسب.

تتميز بعض مكبرات الصوت المؤازرة بالتعرف التلقائي على المحرك ووضع ضبط أقل، مما يلغي الحاجة إلى ضبط نظام المؤازرة. باستخدام هذا البرنامج، يتم تحميل مواصفات المحرك (بما في ذلك خصائص التحميل الزائد) تلقائيًا إلى مكبر الصوت المؤازر من المحرك عند تشغيل الطاقة. يؤدي هذا إلى إزالة خطأ المستخدم المحتمل عند إدخال مواصفات المحرك، مما يؤدي فعليًا إلى القضاء على خطر هروب المحرك وأخطاء المراحل.

4. حدد أعضاء الدعم والمحامل

تسير خطوتان التصميم النهائيتان جنبًا إلى جنب لإكمال تصميم نظام المحرك الخطي: الخطوة الرابعة هي اختيار نظام محمل الحركة الخطية، والخطوة الخامسة هي تصميم أعضاء الدعم.

هناك نوعان من المحاذاة المهمة في معظم مجموعات المحركات الخطية: مسافة فجوة المحرك إلى المغناطيس بين الملف ومسار المغناطيس، ومسافة الفجوة بين رأس قراءة التشفير والمقياس الخطي. ويتم استبعاد المعيار الأخير عند اختيار جهاز تشفير خطي مغلق.

نصائح:

يجب أن توفر محامل الحركة الخطية دقة كافية لتلبية تفاوتات الفجوة، في حين يجب تصميم أعضاء الدعم لتباعد المكونات بشكل صحيح وتلبية متطلبات التوازي للمحامل الخطية والمشفر.

بمجرد استيفاء هذه المعايير، يعتمد اختيار وتصميم المحامل والأعضاء الداعمة في النهاية على متطلبات أداء الماكينة. تحتاج التطبيقات التي تتطلب دقة عالية ودقة إلى دقة عالية وجهاز تشفير عالي الدقة، بالإضافة إلى محامل خطية عالية الدقة.

عند تحديد حجم هذه المحامل، ضع في الاعتبار الحمولة الصافية وقوى الجذب المغناطيسي المرتبطة بالمحركات الخطية ذات القلب الحديدي. في كثير من الحالات، يمكن أن تكون الأجزاء الداعمة للمحامل الخطية والمسارات المغناطيسية جزءًا لا يتجزأ من إطار الماكينة.