المحركات الخطية تنتشر. أنها تعطي الآلات أعلى الدقة المطلقة والأداء الديناميكي.

تعد المحركات الخطية سريعة ودقيقة جدًا لتحديد المواقع ، ولكنها أيضًا قادرة على سرعة بطيئة ومستمرة لرؤوس الماكينة والشرائح ، وكذلك أنظمة التعامل مع الأدوات والجزء. تستخدم مجموعة متنوعة من التطبيقات - جراحة الليزر ، وفحص الرؤية ، والزجاجة والتعامل مع الأمتعة - المحركات الخطية لأنها موثوقة للغاية ، وتتطلب القليل من الصيانة ، وتحسين دورات الإنتاج.

سرعة وقوة أعلى

تقترن المحركات الخطية مباشرة بحملها ، مما يلغي مجموعة من مكونات الاقتران - التوصيلات الميكانيكية ، والبكرات ، وأحزمة التوقيت ، والكرات ، ومحركات السلسلة ، والرفع والقران ، على سبيل المثال لا الحصر. وهذا بدوره يقلل من التكاليف وحتى رد الفعل. تسمح المحركات الخطية أيضًا بحركة متسقة ، وتحديد موقع بدقة لمئات الملايين من الدورات ، وسرعات أعلى.

تختلف السرعات النموذجية التي يمكن تحقيقها مع المحركات الخطية: اختيار وتوضع الآلات (التي تجعل الكثير من التحركات القصيرة) واستخدام معدات التفتيشالسائر الخطيةبسرعات إلى 60 بوصة. تطبيقات القص الطيران واختيار الآلات التي تستخدم تحركات أطولخالية من الفرشالمحركات الخطية للسرعات إلى 200 in./Sec ؛ تستخدم الوقايات الأسطورية وقاذفات المركبات وأفراد المحركات الخطيتحريض ACالمحركات لتحقيق سرعات إلى 2000 in./Sec.

عامل آخر يحدد تقنية الحركية الخطي الأفضل: القوة المطلوبة لتحريك تحميل التطبيق. التحميل أو الكتلة جنبا إلى جنب مع ملف تعريف تسريع التطبيق يحدد في نهاية المطاف هذه القوة.

يقدم كل تطبيق تحديات مختلفة ؛ ومع ذلك ، بشكل عام ، تستخدم أنظمة النقل جزئيًا السوار الخطية مع قوات إلى 220 ن أو 50 رطلاً ؛ يستخدم أشباه الموصلات ، وقطع الليزر ، وقطع الماء ، والروبوتات ، محركات خالية من التروس بدون فرش إلى 2500 ن. تستخدم أنظمة النقل محركات تحريض AC الخطية إلى 2200 ن ؛ تستخدم أدوات النقل والأدوات الماكينة محركات بدون فرش من الحديد إلى 14000 N. ضع في اعتبارك أن كل تطبيق مختلف وأن مهندسي تطبيقات الشركة المصنعة يقدمون عمومًا المساعدة في خطوة المواصفات هذه.

عوامل أخرى إلى جانب السرعة والقوة موجودة. على سبيل المثال ، تستخدم أنظمة الناقل محركات تحريض AC الخطية بسبب طول سفرها الطويل ، ومزايا وجود ثانوية سلبية دون مغناطيس دائم. تستخدم تطبيقات مثل جراحة العيون بالليزر وتصنيع أشباه الموصلات خالية من التروس من أجل الدقة وسلاسة السفر.

العملية الأساسية

تعمل المحركات الخطية من خلال تفاعل اثنين من قوات المغناطيس الكهربائي - نفس التفاعل الأساسي الذي ينتج عزم الدوران في محرك دوار.

تخيل قطع محرك دوار ثم تسطيحه: هذا يعطي فكرة تقريبية عن هندسة المحرك الخطي. بدلاً من الحمل إلى رمح الدوران لعزم الدوران ، يتم توصيل الحمل بسيارة متحركة مسطحة للحركة الخطية والقوة. باختصار ، عزم الدوران هو التعبير عن العمل الذي يوفره محرك دوار ، في حين أن القوة هي التعبير عن العمل الحركي الخطي.

دقة

دعونا نفكر في نظام السائر الدوار التقليدي أولاً: متصل بالكرات مع درجة من 5 ثورات لكل بوصة ، تكون الدقة حوالي 0.004 إلى 0.008 بوصة ، أو 0.1 إلى 0.2 مم. نظام دوار مدعوم من قِبل الخزاز دقيق إلى 0.001 إلى 0.0001 بوصة.

على النقيض من ذلك ، فإن المحرك الخطي المقترن مباشرة بحمله يعطي دقة تتراوح من 0.0007 إلى 0.000008 بوصة. لاحظ أن رد الفعل والكرات العكسي غير مدرجة في هذه الأرقام ، وهذه تزيد من دقة الأنظمة الدوارة.

تختلف الدقة النسبية: لا يزال بإمكان السائر الدوار النموذجي أن يتفصل هنا بوضع بدقة في قطر شعر الإنسان. ومع ذلك ، فإن الماكينات تعمل على تحسين هذا من خلال عامل يصل إلى 80 مرة ، في حين أن المحرك الخطي يمكن أن يتحسن في ذلك - إلى 500 مرة أصغر من قطر الشعر البشري.

في بعض الأحيان تكون الصيانة والتكلفة (على مدى عمر المعدات) أكثر اعتبارات أكثر أهمية من الدقة. تتفوق المحركات الخطية هنا أيضًا: تنخفض تكاليف الصيانة عمومًا مع استخدام المحركات الخطية ، حيث تعزز الأجزاء غير المتناظرة تشغيل الماكينة وزيادة وقت الفشل. بالإضافة إلى ذلك ، فإن رد الفعل العكسي للمحركات الخطية يزيل الصدمة ، مما يزيد من عمر الماكينة. فوائد أخرى: يمكن زيادة الوقت بين دورات الصيانة ، مما يسمح بمزيد من التدفق التشغيلي. أقل صيانة وموظفين متورطين يحسنون النتيجة النهائية - الربح - وتقليل تكلفة الملكية على عمر المعدات.

الفوائد مقارنة

تتطلب التطبيقات حركة خطية. إذا كنت تستخدم محركًا دوارًا ، فإن آلية التحويل الميكانيكية ضرورية لتحويل الدوار إلى الحركة الخطية. هنا ، يختار المصممون آلية التحويل الأنسب للتطبيق مع تقليل القيود.

• المحرك الخطي مقابل الحزام والبكرة:للحصول على حركة خطية من محرك دوار ، يتمثل النهج الشائع في استخدام حزام وبرة. عادة ، تقتصر قوة الدفع بسبب قوة الشد الحزام. يمكن أن تتسبب البدايات السريعة والتوقف في امتداد الحزام وبالتالي صدى ، مما يؤدي إلى زيادة وقت الاستقرار. الرياح الميكانيكية ، رد الفعل العكسي ، وتمديد الحزام أيضا أقل التكرار ، الدقة ، وإنتاجية الماكينة. لأن السرعة والتكرار هما اسم اللعبة في حركة المؤازرة ، فإن هذا ليس الخيار الأفضل. حيث يمكن أن يصل تصميم حزام البوللي إلى 3 م/ثانية ، يمكن أن يصل الخط الخطي إلى 10 م/ثانية. بدون أي رد فعل عنيف أو Windup ، فإن المحركات الخطية المباشرة ذات الدفعة المباشرة تعزز التكرار والدقة.
• المحرك الخطي مقابل الرف والترس:يوفر الرف والقران المزيد من التوجه والتصلب الميكانيكي أكثر من تصاميم الحزام والبليلي. ومع ذلك ، فإن التآكل ثنائي الاتجاه مع مرور الوقت يؤدي إلى التشكيك في التكرار وغير الدقة - العيوب الرئيسية لهذه الآلية. يمنع رد الفعل العكسي ردود الفعل الحركية من اكتشاف موضع الحمل الفعلي ، مما يؤدي إلى عدم الاستقرار - وإجبار مكاسب أقل وأداء أبطأ بشكل عام. على النقيض من ذلك ، فإن الآلات التي تعمل بالمحركات الخطية أسرع وتضع بشكل أكثر دقة.
• المحرك الخطي مقابل الكرات:النهج الأكثر شيوعًا لتحويل الدوار إلى الحركة الخطية هو استخدام الرصاص أو الكرات. هذه غير مكلفة ولكنها أقل كفاءة: البراغي الرصاص عادة 50 ٪ أو أقل ، والكرات ، حوالي 90 ٪. ينتج احتكاك مرتفع الحرارة ، ويقلل التآكل على المدى الطويل من الدقة. مسافة السفر محدودة ميكانيكيا. بالإضافة إلى ذلك ، لا يمكن تمديد حدود السرعة الخطية إلا عن طريق زيادة الملعب ، ولكن هذا يحط من الدقة الموضعية ؛ يمكن أن تتسبب سرعة الدوران المرتفعة للغاية في سوط البراغي ، مما يؤدي إلى الاهتزاز. المحركات الخطية تعطي سفرًا طويلًا وغير محدود. مع تشفير في الحمل ، تكون الدقة طويلة الأجل عادةً 5 ميكرون/300 مم.

أنواع المحركات الخطية الأساسية

نظرًا لوجود تقنيات محرك دوارة مختلفة ، فهناك أيضًا العديد من أنواع المحركات الخطية: الساكب ، بدون فرش ، وحث AC الخطي ، من بين أمور أخرى. لاحظ أن التكنولوجيا الخطية تستخدم محركات الأقراص (مكبرات الصوت) بالإضافة إلى مواضع (وحدات تحكم الحركة) وأجهزة التغذية المرتدة (مثل أجهزة استشعار القاعة والمشفرات) المتاحة عادة في الصناعة.

تستفيد العديد من التصميمات من المحركات الخطية المخصصة ، ولكن تصميمات الأسهم عادة ما تكون مناسبة.

المحركات الخطية ذات النوى الحديدية بدون فرشتتميز بالتصفيح الصلب في المهد المتحرك لتوجيه التدفق المغناطيسي. يحتوي هذا النوع من المحرك على تصنيفات قوة أعلى وأكثر كفاءة ، ولكنه يزن ثلاث إلى خمس مرات أكثر من محركات خالية من الحجم المماثل. يتكون Platen الثابت من مغناطيس دائم متعدد الأقطاب متناوب على صفيحة فولاذية مفهومة بالنيكل. ومع ذلك ، تتفاعل التصفيات الفولاذية على المطلع المتحرك مع المغناطيس على الصفيحة الثابتة ، والتي تطور قوة "جذابة" وتظهر كمية صغيرة من التسكع أو التموج حيث يتحرك المحرك من حقل مغناطيس إلى آخر يؤدي إلى اختلافات السرعة.

تطوير هذه المحركات تطور كمية كبيرة من قوة الذروة ، ولديها كتلة حرارية أكبر ، وثابتة الوقت الحراري الطويل-لذلك فهي مناسبة لتطبيقات الدورة ذات العمل المتقطع ، تتحرك أحمالًا ثقيلة للغاية ، كما هو الحال في خطوط النقل والأدوات الآلية ؛ وهي مصممة للسفر غير المحدود وقد تشمل العديد من الصفائح المتحركة متعددة مع مسارات متداخلة.

محركات خالية من التروسلديك مجموعة لفائف في Forger المتحركة دون تصفيح الصلب. يتكون الملف من هيكل الدعم الأسلاك والإبوكسي والخن المغناطيسي. هذه الوحدة أخف بكثير في الوزن. ينتج التصميم الأساسي كمية أقل من القوة ، لذلك يتم إدراج مغناطيس إضافي على المسار الثابت (المساعدة لزيادة القوة) ويتم تشكيل المسار مع مغناطيس على كل جانب من جوانب هذا الولايات المتحدة.

هذه المحركات مناسبة للتطبيقات التي تتطلب تشغيلًا سلسًا دون التسكع المغناطيسي ، مثل المعدات المسح أو الفحص. تسارعها الأعلى مفيدة في اختيار أشباه الموصلات وفرز الرقائق ، واللحام والموزع اللاصق. تم تصميم هذه المحركات للسفر غير المحدود.

السائر الخطيةكانت متاحة لفترة طويلة. يتكون الشورق المتحرك من النوى الفولاذية المغطاة بالذات بالأسنان بدقة ، ومغناطيس دائم واحد ، وملفات يتم إدخالها في النواة المغلفة. (لاحظ أن اثنين من الملفات تؤدي إلى السائر ثنائي الطور.) يتم تغليف هذه المجموعة في سكن الألومنيوم.

تتكون Platen الثابت من أسنان محفورة ضوئية على شريط فولاذي وأرضي ومغطاة بالنيكل. يمكن تكديس هذا من طرف إلى طرف للطول غير المحدود. يأتي المحرك كاملًا مع Forger و Bearings و Platen. يتم استخدام القوة الجذابة من المغناطيس كتحميل مسبق للمحامل ؛ كما أنه يتيح تشغيل الوحدة في وضع مقلوب لمجموعة متنوعة من التطبيقات.

محركات تحريض ACتتكون من خدعة هي مجموعة لفائف تتألف من التصفيح الصلب ولفات الطور. قد تكون اللفات إما واحدة أو ثلاثية. هذا يسمح بالتحكم المباشر عبر الإنترنت ، أو التحكم من خلال محرك العاكس أو المتجه. تتكون الصفيحة الثابتة (التي تسمى لوحة التفاعل) عادة من طبقة رقيقة من الألمنيوم أو النحاس المرتبطة على الفولاذ البارد لفة.

بمجرد تنشيط ملف المهد ، فإنه يتفاعل مع لوحة التفاعل ويتحرك. السرعات الأعلى وأطوال السفر غير المحدودة هي نقاط قوة هذا التصميم ؛ إنها تستخدم في التعامل مع المواد ، والأشخاص المحركين ، والناقلات ، والبوابات المنزلق.

مفاهيم التصميم الجديدة

تم تنفيذ بعض من أحدث تحسينات التصميم من خلال إعادة الهندسة. على سبيل المثال ، يتم الآن إعادة هندسة بعض محركات السائر الخطية (المصممة أصلاً لتوفير الحركة في طائرة واحدة) لتوفير الحركة في طائرتين - لحركة XY. هنا ، يتكون Forger المتحرك من اثنين من السهول الخطية المثبتة بشكل متعامد عند 90 درجة بحيث يوفر أحدهما حركة المحور السيني ، والآخر يوفر حركة المحور ص. من الممكن أيضًا أيضًا أهداف متعددة مع مسارات متداخلة.

في هذه المحركات ذات المستوى الثنائي ، تستخدم المنصة الثابتة (أو Platen) بناء مركب جديد للقوة. تم تحسين الصلابة أيضًا ، لذلك يتم تقليل الانحراف بنسبة 60 إلى 80 ٪ مقارنة بنماذج الإنتاج السابقة. يتجاوز تسطيح الصلات 14 ميكرونًا لكل 300 مم للحركة الدقيقة. أخيرًا: نظرًا لأن السهول لديهم قوة جذابة طبيعية ، فإن هذا المفهوم يسمح بتركيب Platen إما مواجهة أو مقلوبة ، وبالتالي توفير التنوع والمرونة للتطبيقات.

يمتد ابتكار هندسي آخر - تبريد المياه - قدرة القوة على محركات تحريض AC الخطية بنسبة 25 ٪. مع امتداد القدرة هذا ، بالإضافة إلى الاستفادة من طول السفر غير المحدود ، توفر المحركات التعريفية AC أعلى أداء للعديد من التطبيقات: ركوب التسلية ، تداول الأمتعة ، ومحرك الأشخاص. السرعة متغيرة (من 6 إلى 2000 بوصة.

يشتمل محرك آخر على مساكن أسطواني ثابتة مع جزء خطي متحرك لتوفير الحركة. قد يكون الجزء المتحرك عبارة عن قضيب يتكون من فولاذ مزدحم بالنحاس ، أو ملف متحرك ، أو مغناطيس متحرك ، مثل مكبس داخل أسطوانة.

توفر هذه التصميمات فوائد المحرك الخطي بالإضافة إلى أداء مشغل خطي. تشمل التطبيقات تنظير القولون الطبية الحيوية ، والكاميرات ذات مشغلات الغالق الطويلة ، والتلسكوبات التي تتطلب تخميد الاهتزاز ، والطباعة الحجرية التي تركز المحركات ، وتروس مفاتيح المولدات التي ترمي الكسور لوضع المولدات عبر الإنترنت ، والضغط على الطعام - كما هو الحال عند الخروج من التورتيلا.

تعد حزم أو مراحل المحرك الخطية الكاملة مناسبة لتحديد المواقع. هذه تتكون من المحرك ، تشفير التغذية المرتدة ، مفاتيح الحد ، وحامل الكابلات. من الممكن تكديس مراحل الحركة متعددة المحاور.

تتمثل إحدى ميزة المراحل الخطية في انخفاض ملفها الشخصي ، مما يسمح لهم بالتناسب مع المساحات الأصغر مقارنةً بمقاطع تقليدية. عدد أقل من المكونات تجعل من الموثوقية المتزايدة. هنا ، يتم توصيل المحرك بمحركات العادية. في عملية حلقة مغلقة ، يتم إغلاق حلقة الموضع مع وحدة تحكم الحركة.

مرة أخرى ، إلى جانب منتجات الأسهم والتصاميم المخصصة والمتخصصة. في النهاية ، من الأفضل مراجعة احتياجات المعدات مع مهندس تطبيق لتحديد المنتج الخطي الأمثل المناسب لاحتياجات التطبيق.