Lineare Motoren proliferieren. Sie geben Maschinen die absolut höchste Präzision und dynamische Leistung.

Lineare Motoren sind sehr schnell und präzise für die Positionierung, sind jedoch auch zu einer langsamen, konstanten Fahrgeschwindigkeit für Maschinenköpfe und -jene sowie für Werkzeug- und Teilbehandlungssysteme. Eine Vielzahl von Anwendungen - Laserchirurgie, Seheinspektion sowie Flaschen- und Gepäckabwicklung - verwenden lineare Motoren, da sie äußerst zuverlässig sind, nur geringe Wartung erfordern und die Produktionszyklen verbessern.

Höhere Geschwindigkeit und Kraft

Lineare Motoren sind direkt mit ihrer Last gekoppelt, wodurch eine Wirt von Kopplungskomponenten eliminiert wird - mechanische Kupplungen, Riemenscheiben, Zeitgurte, Ball Umwandlung, Kettenfahrten sowie Rack und Ritzel, um nur einige zu nennen. Dies reduziert wiederum Kosten und sogar Rückschläge. Lineare Motoren ermöglichen auch eine konsistente Bewegung, die Präzisionspositionierung für Hunderte von Millionen von Zyklen und höhere Geschwindigkeiten.

Die typischen Geschwindigkeiten, die mit linearen Motoren zu erreichen sindLineare Steppermit Geschwindigkeiten auf 60 in./sec; Flugscharanwendungen und Maschinen aussuchen und platzieren, die längere Bewegungen verwendencog-frei bürstenlosLineare Motoren für Geschwindigkeiten auf 200 in./sec; Achterbahnen, Fahrzeugträger und Menschenhersteller verwenden linearWechselstrominduktionMotoren, um Geschwindigkeiten auf 2.000 in./sec zu erreichen.

Ein weiterer Faktor, der feststellt, welche linearmotorische Technologie am besten ist: Kraft, die zum Verschieben der Anwendungslast erforderlich ist. Die Last oder Masse zusammen mit dem Beschleunigungsprofil der Anwendung bestimmen letztendlich diese Kraft.

Jede Anwendung stellt unterschiedliche Herausforderungen vor; Im Allgemeinen verwenden Teiltransfersysteme lineare Stepper mit Kräften bis 220 n oder 50 lb. Halbleiter, Laserschneidung, Wasserjetschnitte und Robotik verwenden bürstenlose, cog-freie Motoren auf 2.500 n; Fördersysteme verwenden lineare Wechselstrominduktionsmotoren auf 2.200 n; und Übertragungsleitungen und Werkzeugmaschinen verwenden Eisen-Core-Pinselmotoren auf 14.000 N. Beachten Sie, dass jede Anwendung unterschiedlich ist und Hersteller-Anwendungsingenieure bei diesem Spezifikationsschritt im Allgemeinen Unterstützung bieten.

Andere Faktoren neben Geschwindigkeit und Kraft existieren. Zum Beispiel verwenden Fördersysteme lineare Wechselstrominduktionsmotoren aufgrund ihrer langen Reisedauer und der Vorteile, eine passive Sekundär- ohne dauerhafte Magnete zu haben. Anwendungen wie Laseraugenchirurgie und Halbgraderstellung verwenden bürstenfreie cog-frei, um die Genauigkeit und die Glätte des Reisens zu erhalten.

Grundbetrieb

Lineare Motoren arbeiten durch Wechselwirkung zweier Elektromagnetkräfte - dieselbe grundlegende Wechselwirkung, die Drehmoment in einem Rotationsmotor erzeugt.

Stellen Sie sich vor, Sie schneiden einen Rotationsmotor und fassen Sie ihn dann ab: Dies gibt eine grobe Vorstellung von der Geometrie eines linearen Motors. Anstelle der Kopplung der Last an eine rotierende Welle für das Drehmoment ist die Last für lineare Bewegung und Kraft an ein flach bewegendes Auto angeschlossen. Kurz gesagt, Drehmoment ist der Ausdruck der Arbeit, den ein Drehmotor bietet, während Kraft die Expression der linearen Motorarbeit ist.

Genauigkeit

Betrachten wir zuerst ein traditionelles Rotations -Stepper -System: Die Genauigkeit beträgt ungefähr 0,004 bis 0,008 Zoll oder 0,1 bis 0,2 mm. Ein von einem Servomotor angetriebener Rotationssystem ist genau 0,001 bis 0,0001 Zoll.

Im Gegensatz dazu ergibt ein linearer Motor, der direkt an seine Last gekoppelt ist, eine Genauigkeit im Bereich von 0,0007 bis 0,000008 Zoll. Beachten Sie, dass Kopplung und Backrow -Backrash nicht in diesen Zahlen enthalten sind, und diese werden die Genauigkeit der Rotationssysteme weiter abbauen.

Die relative Genauigkeit variiert: Der typische Rotary -Stepper, den wir hier Details detailliert haben, kann immer noch genau auf den Durchmesser eines menschlichen Haares positionieren. Die Servos verbessern dies jedoch um einen Faktor von bis zu 80 Mal, während ein linearer Motor dies weiter verbessern kann - bis zum 500 -mal kleineren als der Durchmesser des menschlichen Haares.

Manchmal sind Wartung und Kosten (über die Lebensdauer der Ausrüstung) wichtigere Überlegungen als die Genauigkeit. Auch hier exzellen linearen Motoren: Die Wartungskosten sinken im Allgemeinen mit der Verwendung von linearen Motoren, da nichtkontakte Teile den Maschinenbetrieb verbessern und die mittlere Zeit zwischen den Ausfällen erhöhen. Darüber hinaus eliminiert die Null -Rückschläge von linearen Motoren einen Schock, der die Lebensdauer der Maschinen weiter verlängert. Weitere Vorteile: Die Zeit zwischen Wartungszyklen kann erhöht werden, was einen stärkeren Betriebsfluss ermöglicht. Weniger Wartung und beteiligtes Personal verbessern das Endergebnis - Gewinn - und senken die Eigentumskosten für die Lebensdauer der Ausrüstung.

Vorteile verglichen

Anwendungen erfordern eine lineare Bewegung. Bei Verwendung eines Drehmotors ist ein mechanischer Umwandlungsmechanismus erforderlich, um die Rotation in lineare Bewegung umzuwandeln. Hier wählen Designer den Konvertierungsmechanismus aus, der für die Anwendung am besten geeignet ist und gleichzeitig Einschränkungen minimiert.

• Linearer Motor gegen Gürtel und Riemenscheibe:Um eine lineare Bewegung von einem Rotationsmotor zu erhalten, besteht ein gängiger Ansatz darin, einen Gürtel und eine Riemenscheibe zu verwenden. Typischerweise ist die Schubkraft durch die Gürtelzugfestigkeit begrenzt. Schnelle Starts und Stopps können zu einem Riemendehnen und damit zu einer Resonanz führen, was zu einer höheren Absetzzeit führt. Mechanische Aufwinde, Rückschläge und Riemendehnung auch geringere Wiederholbarkeit, Genauigkeit und Maschinenendurchsatz. Da Geschwindigkeit und Wiederholbarkeit der Name des Spiels in der Servo -Bewegung sind, ist dies nicht die beste Wahl. Wenn ein Gürtel-Pulley-Design 3 m/s erreichen kann, kann der Linear 10 m/s erreichen. Ohne Rückschläge oder Aufwinde steigern direkte Linearmotoren die Wiederholbarkeit und Genauigkeit weiter.
• Linearer Motor gegen Rack und Ritzel:Rack und Ritzel bieten mehr Schub- und mechanische Steifheit als Gürtel-Pulley-Designs. Der bidirektionale Verschleiß im Laufe der Zeit führt jedoch zu fragwürdigen wiederholbaren und Ungenauigkeiten - die Hauptnachteile dieses Mechanismus. Rückschläge verhindert, dass motorische Rückkopplungen die tatsächliche Lastposition erkennen, was zu Instabilität führt - und zu niedrigeren Gewinnen und langsameren Gesamtleistung zu erzwingen. Im Kontrast sind Maschinen, die durch lineare Motoren angetrieben werden, schneller und genauer positioniert.
• Linearer Motor gegen Ball Umwandlung:Der häufigste Ansatz zur Umwandlung von Drehungen in lineare Bewegungen besteht darin, eine Blei oder eine Ballskrew zu verwenden. Diese sind kostengünstig, aber weniger effizient: Bleischristen typischerweise 50% oder weniger und Ballschrauben etwa 90%. Hohe Reibung erzeugt Wärme und langfristiger Verschleiß verringert die Genauigkeit. Die Reiseentfernung ist mechanisch begrenzt. Darüber hinaus können lineare Geschwindigkeitsgrenzen nur durch Erhöhung der Tonhöhe erweitert werden, dies beeinträchtigt jedoch die Positionsauflösung. Übermäßig hohe Rotationsgeschwindigkeit kann auch dazu führen, dass Schrauben peitschen, was zu Vibrationen führt. Lineare Motoren verleihen lange, unbegrenzte Reise. Bei einem Encoder bei der Last beträgt die langfristige Genauigkeit typischerweise ± 5 µm/300 mm.

Grundlegende lineare Motorarten

Da es unterschiedliche Rotationsmotor -Technologien gibt, gibt es auch mehrere lineare Motorypen: unter anderem Stepper, bürstenlos und lineare Wechselstrominduktion. Beachten Sie, dass die lineare Technologie Laufwerke (Verstärker) plus Positionierer (Bewegungscontroller) und Feedback -Geräte (wie Hallsensoren und -Codierer) verwendet, die in der Industrie üblicherweise verfügbar sind.

Viele Designs profitieren von benutzerdefinierten linearen Motoren, aber Lagerdesigns sind in der Regel geeignet.

Lineare motorbürsten ohne eisenkernsind durch Stahllaminierung im sich bewegenden Forcer -zum Kanal -Magnetfluss gekennzeichnet. Dieser motorische Typ hat höhere Kraftwerte und ist effizienter, wiegt aber drei- bis fünfmal mehr als mit vergleichsweise dimensionierende zeitnahe Motoren. Die stationäre Platte besteht aus multi-poligen abwechselnden Polaritätsdauermagneten, die auf einer kaltgeschalteten Stahlplatte gebunden sind. Die Stahllaminationen auf dem sich bewegenden Forcer reagieren jedoch mit den Magneten auf der stationären Platte, die eine „attraktive“ Kraft entwickeln und eine kleine Menge Ankoggen oder Wellen aufweisen, wenn sich der Motor von einem Magnetfeld zu einem anderen bewegt, was zu Geschwindigkeitsschwankungen führt.

Diese Motoren entwickeln eine große Menge an Spitzenkraft, haben eine größere thermische Masse und eine lange thermische Zeitkonstante. Sie eignen sich daher für hochwertige, zeitweise Zyklusanwendungen, die sehr starke Lasten bewegen, wie in Übertragungsleitungen und Maschinenmaschinen. Sie sind für unbegrenzte Reisen ausgelegt und können mehrere bewegliche Platten mit überlappenden Flugbahnen enthalten.

Bürstenlosen Zahnrad-freie MotorenHaben Sie eine Spulenbaugruppe im sich bewegenden Fach ohne Stahllaminationen. Die Spule besteht aus Draht-, Epoxid- und nichtmagnetischer Stützstruktur. Diese Einheit hat viel leichter. Das grundlegende Design erzeugt eine geringere Menge an Kraft, sodass zusätzliche Magnete auf die stationäre Strecke (Hilfe zur Erhöhung der Kraft) eingeführt werden und die Spur mit Magneten auf jeder Seite dieses U -Forms in die Mitte des U geformt ist .

Diese Motoren eignen sich für Anwendungen, die einen reibungslosen Betrieb ohne magnetisches Zogging erfordern, z. B. Scan- oder Inspektionsgeräte. Ihre höheren Beschleunigungen sind nützlich bei der Pick- und Ort -Sortierung von Halbleiter und beim Löten und der Klebstoffabgabe. Diese Motoren sind für unbegrenzte Reisen ausgelegt.

Lineare Stepperschon lange verfügbar sind; Der sich bewegende Forcer besteht aus laminierten Stahlkernen, die genau mit Zähnen, einem einzelnen permanenten Magneten und Spulen in den laminierten Kern eingefügt wurden. (Beachten Sie, dass zwei Spulen zu einem zweiphasigen Stepper führen.) Diese Baugruppe ist in einem Aluminiumgehäuse eingekapselt.

Die stationären Platten besteht aus photochemisch geätzten Zähnen auf einem Stahlstangen, gemahlen und nickelgepackt. Dies kann für unbegrenzte Länge von End-to-End gestapelt werden. Der Motor ist komplett mit Forcer, Lagern und Platten. Die attraktive Kraft aus dem Magneten wird als Vorspannung für die Lager verwendet; Außerdem kann das Gerät für eine Vielzahl von Anwendungen in einer umgekehrten Position betrieben werden.

Wechselstrominduktionsmotorenbestehen aus einem Forcer, der eine Spulenbaugruppe besteht, die aus Stahllaminationen und Phasenwicklungen besteht. Die Wicklungen können entweder einzeln oder dreiphasige sein. Dies ermöglicht eine direkte Online -Steuerung oder Kontrolle über einen Wechselrichter oder einen Vektor -Laufwerk. Die stationäre Platte (als Reaktionsplatte bezeichnet) besteht normalerweise aus einer dünnen Schicht Aluminium oder Kupfer, die an kaltem Rollenstahl gebunden sind.

Sobald die Forcer -Spule energetisiert ist, interagiert sie mit der Reaktionsplatte und bewegt sich. Höhere Geschwindigkeiten und unbegrenzte Reiselängen sind die Stärken dieses Designs. Sie werden für Materialhandhabung, Menschenmotor, Förderer und Schiebetore verwendet.

Neue Designkonzepte

Einige der neuesten Designverbesserungen wurden über Reengineering implementiert. Beispielsweise werden einige lineare Steppermotoren (ursprünglich für eine Bewegung in einer Ebene ausgelegt) neu eingearbeitet, um Bewegung in zwei Flugzeugen bereitzustellen - für die XY -Bewegung. Hier besteht der sich bewegende Forcer aus zwei linearen Steppern, die orthogonal bei 90 ° montiert sind, sodass eine X-Achse-Bewegung und der andere y-Achse-Bewegung liefert. Es sind auch mehrere Forcer mit überlappenden Flugbahnen möglich.

In diesen Zwei-Ebenen-Motoren nutzt die stationäre Plattform (oder Platte) neue Verbundkonstruktionen für Festigkeit. Die Steifheit wird ebenfalls verbessert, so dass die Ablenkung im Vergleich zu früheren Produktionsmodellen um 60 bis 80% reduziert wird. Die Platlen -Flat übersteigt 14 Mikrometer pro 300 mm, um eine genaue Bewegung zu erzielen. Schließlich: Da Stepper eine natürliche attraktive Kraft haben, ermöglicht dieses Konzept, dass die Platte entweder Gesicht oder invertiert werden kann, wodurch die Anwendungen vielseitig und Flexibilität bieten.

Eine weitere technische Innovation - Wasserkühlung - erweitert die Kraftfähigkeit linearer Wechselstrominduktionsmotoren um 25%. Mit dieser Fähigkeitserweiterung sowie dem Nutzen unbegrenzter Reiselänge bieten Wechselstrominduktionsmotoren für viele Anwendungen die höchste Leistung: Vergnügungsfahrten, Gepäckabwicklung und Menschenbetreuung. Die Geschwindigkeit ist variabel (von 6 bis 2.000 in./sec) durch einstellbare Geschwindigkeitsantriebe, die derzeit in der Industrie verfügbar sind.

Ein weiterer Motor beinhaltet ein stationäres zylindrisches Gehäuse mit einem linearen beweglichen Teil, um Bewegung bereitzustellen. Der bewegliche Teil kann eine Stange sein, die aus Kupferstahl, einer sich bewegenden Spule oder einem sich bewegenden Magneten wie einem Kolben in einem Zylinder besteht.

Diese Konstruktionen bieten die Vorteile eines linearen Motors und ähnlich wie ein linearer Aktuator. Zu den Anwendungen gehören biomedizinische Koloskopien, Kameras mit langen Verschlussantriebsantrieb, Teleskope, die eine Vibrationsdämpfung, Lithographie -Fokussierungsmotoren, Generatorschalter -Zahnräder erfordern, die Breaker für das Online -Wert der Generatoren und das Futter drücken - wie beim Ausstempeln von Tortillas.

Komplette lineare Motorpakete oder -stufen sind für die Positionierung von Nutzlasten geeignet. Diese bestehen aus Motor, Feedback -Encoder, Limitschaltern und Kabelträger. Es ist möglich, Stadien für die mehrachsige Bewegung zu stapeln.

Ein Vorteil der linearen Stufen ist ihr niedrigeres Profil, mit dem sie im Vergleich zu herkömmlichen Positionierern in kleinere Räume passen können. Weniger Komponenten sorgen für eine erhöhte Zuverlässigkeit. Hier ist der Motor mit regulären Laufwerken verbunden. In einem Vorgang mit geschlossenem Schleife wird die Positionsschleife mit einem Bewegungscontroller geschlossen.

Außerdem gibt es neben Lagerprodukten, maßgeschneiderte und Spezialentwürfe. Am Ende ist es am besten, die Geräteanforderungen mit einem Anwendungsingenieur zu überprüfen, um das optimale lineare Produkt zu ermitteln, das für Anwendungsanforderungen geeignet ist.