أعادت المحركات الخطية تعريف ما هو ممكن في التحكم في الحركة بأداء أسرع وأكثر دقة وأكثر موثوقية مقارنة بالمشغلات الخطية التقليدية التي تعتمد على المحرك. خاصية المحرك الخطي الفريد هي أن الحمل يتم نقله بدون مكونات نقل الطاقة الميكانيكية. بدلاً من ذلك ، تقترن القوة الخطية الناتجة عن المجال المغناطيسي للملف المحرك مباشرة بالحمل. هذا يزيل الأجهزة الميكانيكية التي تحول الحركة الدوارة إلى الخطية ، وبالتالي تعزيز حياة النظام والدقة والسرعة والأداء العام.

نظرًا لأن الطلب يزداد على زيادة الإنتاجية ، وجودة المنتج الأعلى ، ووقت التطوير السريع ، والتكاليف الهندسية المنخفضة ، فإن اعتماد تقنية المحركات الخطية يحظى بشعبية متزايدة من خلال الاستفادة من تصميمات المحركات الخطية المعيارية. تم العثور عليها في المقاييس ، وأنظمة القطع الدقيقة ، ومعدات تصنيع أشباه الموصلات ، ومعالجة الرقاقة ، والطباعة الحجرية ، وأنظمة فحص الرؤية ، والمعدات الطبية ، وأنظمة الاختبار ، والفضاء والدفاع ، وأتمتة خط التجميع ، وتطبيقات الطباعة والتغليف ، والعديد من التطبيقات الأخرى التي تتطلب إنتاجية عالية وحركة الخطية العالية.

تحتاج مكونات تصميم المحرك الخطي إلى تشكيلها وتجميعها بدقة عالية وعمليات قابلة للتكرار. المحاذاة المناسبة لهذه الأجزاء أمر بالغ الأهمية ويتطلب تفاصيل تصميم كبيرة ومهارة التجميع.

اليوم ، غيّر الجيل الجديد من المحركات الخطية المعيارية اللعبة. يمكن أن يتم سحب المحركات الخطية المعيارية للضغط بسهولة على نظام وتكون جاهزة للتشغيل على الفور ، مما يقلل بشكل كبير من وقت الهندسة. يمكن للمهندسين الآن الاستفادة من الفوائد القوية لتكنولوجيا المحركات الخطية المعيارية في تصميمات الآلات الخاصة بهم في أيام فقط ، على عكس أشهر أو حتى سنوات.

تشتمل تسعة مكونات رئيسية على أنظمة محرك خطية:

1. لوحة قاعدة
2. لفائف المحرك
3. مسار مغناطيسي دائم (مغناطيس النيوديميوم عادة)
4. عربة تربط لفائف المحرك بالحمل
5. قضبان تحمل الخطية التي يتم توجيه النقل على القاعدة والاتصال بها
6. تشفير خطي لتعليقات الموقف
7. توقف نهاية
8. مسار الكابل
9. الخوار الاختياري لحماية مسار المغناطيس ، المشفر ، والقضبان الخطية من التلوث البيئي.

حلقة التحكم

تحتاج مكونات تصميم المحرك الخطي إلى تشكيلها وتجميعها بدقة عالية وعمليات قابلة للتكرار. المحاذاة المناسبة لهذه الأجزاء أمر بالغ الأهمية ويتطلب تفاصيل تصميم كبيرة ومهارة التجميع. على سبيل المثال ، يجب أن يكون المسار المغناطيسي وملف المحرك المتحرك مسطحًا ومتوازيًا ومركبًا بفجوة هواء معينة بينهما. يركب الملف المتحرك على عربة متصلة بقضبان تحمل خطية دقة متوازية فوق المسار المغناطيسي. يعد تشفير الموضع مع مقياس خطي ورأس قراءة جزء آخر من المحرك الخطي يتطلب إجراءات محاذاة مناسبة وتصميم قوي للتصاعد لتحمل التسارع حتى 5 GS. مع المحركات الخطية المعيارية ، يتم بالفعل حساب هذه التفاصيل وتصديتها مسبقًا خارج الصندوق.

يتم استخدام أنظمة المحرك الخطية المعيارية مثل تلك الموضحة عند الحاجة إلى حركة خطية دقيقة وعالية السرعة وقابلة للتكرار. النظام هو بديل للمسمار المسمار والحزام والحامل والمرن.

تُستخدم وحدات تحكم الحركة المتطورة ومحركات المؤازرة للتحكم في حركة المحرك الخطي. تحمل المحركات الخطية ميزة محددة فيما يتعلق بالصلابة والاستجابة للتردد. في نطاقات بعض الترددات ، تظهر صلابة تتجاوز مسامير الكرة التقليدية بعامل ملحوظ 10 أو أكثر. مع هذه السمة ، يمكن للمحركات الخطية التعامل مع النطاق الترددي للوضع العالي والسرعة ذات الدقة المثيرة للإعجاب ، حتى مع الاضطرابات الخارجية. على عكس مسامير الكرة ، التي غالباً ما تواجه ترددات رنين تتراوح بين 10 و 100 هرتز ، تعمل المحركات الخطية بترددات أعلى ، مما يضع صدىهم خارج نطاق النطاق الترددي لحلقة الموضع.

ومع ذلك ، هناك مفاضلة مرتبطة بإزالة الانتقال الميكانيكي. تساعد المكونات الميكانيكية ، مثل مسامير الكرة ، في تقليل الاضطرابات من قوى الماكينة ، أو ترددات الرنين الطبيعية ، أو اهتزازات المحور المتقاطع. يترك التخلص من المحركات الخطية التي تتعرض مباشرة لمثل هذه الاضطرابات. وبالتالي ، يصبح التعويض عن هذه الاضطرابات مسؤولية وحدة تحكم الحركة وإلكترونيات القيادة ، والتي يجب أن تعالجها وجهاً لوجه-تتصرف مباشرة على محور المؤازرة. هذا هو المكان الذي تدخل فيه خوارزميات حركة الحلقة المغلقة المتطورة اليوم للتخلص من الرنين وتوفير التحكم الرائع في حلقة الموضع.

ضمن عالم المحركات الخطية ، توفر المحركات الخطية براعة فنية استثنائية. إن قدرة المحركات على إظهار صلابة فائقة والعمل على ترددات أعلى تميزهم عن البدائل التقليدية. من خلال تحدي ترددات الرنين والحفاظ على دقة عالية حتى في وجود اضطرابات خارجي ، توفر المحركات الخطية حلاً مقنعًا.

ومع ذلك ، فإن عدم وجود انتقال ميكانيكي يستلزم استراتيجيات تعويض قوية لمواجهة الاضطرابات ، وضمان استمرار أداء النظام وموثوقيته. ترددات أخذ عينات تحكم الحركة للسرعة وحلقات الموضع تبدأ عادة في 5 كيلو هرتز. يمكن أن يكون لمحور المحرك الخطي عرض النطاق الترددي لحلقة الموضع خمسة إلى عشرة أضعاف محور محرك دوار تقليدي ، حيث تكون ترددات 1 أو 2 كيلو هرتز مقبولة. يمكن لبعض وحدات تحكم الحركة الحالية عينة من معدلات 20 كيلو هرتز أو أكبر ، مما يتيح التحكم في التغذية المرتدة للغاية والتحكم في مسار الفائق.

نظرًا لأن معظم الشركات المصنعة للمحركات الخطية المعيارية هي أيضًا خبراء التحكم في الحركة والخبراء المؤازمين ، فإن العديد من تحديات حلقة التحكم ومخاوف الرنين الميكانيكي قد تم التفكير فيها جيدًا ، ويتم توفير الحلول والأدوات لتخفيف هذه التحديات.

تطبيق المحرك الخطي

لقد اكتسبت خبرة قيمة في استخدام المحركات الخطية منذ سنوات ، حيث بدأ فريق من المهندسين في مشروع ثوري: لإنشاء أول آلة قطع ليزر خطي في العالم. كان استخدام المحركات الخطية الملاءمة المثالية لتعطيل الصناعة ، حيث أن تقنيات المحركات الخطية التقليدية التي تحركها محركات المؤازرة الدوارة لا يمكن أن توفر إمكانات عالية الأداء قابلة للتحقيق مع المحركات الخطية.

لم يكن تطبيق التكنولوجيا مهمة سهلة. أثناء حفرنا في المشروع ، أدركنا أن تطبيقنا يتطلب مواصفات أداء المحرك الخطي التي لم تكن متاحة تجاريًا. دون ردع ، قررنا تصميم المحركات الخطية على وجه التحديد لتطبيقنا.

واجهنا العديد من التحديات ، حيث كنا بحاجة إلى نقل نظام Gantry 1000 رطل بمعدل سريع يبلغ 2.5 م/ثانية مع تسارع 1.5 غرام ، مما يعني أنه كان علينا تصميم محرك خطي يمكن أن ينتج قوى متطرفة. ثابر فريقنا ، وسكب ساعات لا تحصى في البحث والتطوير حتى ابتكرنا أخيرًا محركًا خطيًا يمكن أن يلبي متطلبات آلة قطع الليزر لدينا. لقد كانت لحظة فخورة عندما رأينا أخيرًا محركاتنا الخطية في العمل بعد 14 شهرًا ، ودفع نظام Gantry بسرعة لا تصدق وسهولة ودقة. كان الأداء الذي تحققت غير مسبوق. من اللافت للنظر في مدى أسرع مفهوم الجهاز الذي كان يمكن أن يكتمل إذا كانت المحركات الخطية المعيارية المتوفرة متوفرة بعد ذلك.

تطورت تقنية المحركات الخطية إلى حد كبير منذ أن شرعنا في رحلة تصميم محرك خطي في التسعينيات. مع إدخال تصميمات وحدات جديدة ، فإن إمكانية الابتكار والتقدم في تصميم الحركة والمحركات الخطية أكبر من أي وقت مضى. تعيد المحركات الخطية المعيارية تحديد ما هو ممكن ، مع إمكانات التحكم في الحركة بشكل أسرع وأكثر دقة وموثوقة يمكن نشرها بسرعة للاستفادة من مجموعة واسعة من التطبيقات في العديد من الصناعات.