Täydelliset lineaarimoottorin vaiheet – mukaan lukien pohjalevy, lineaarimoottori, lineaariohjaimet, enkooderi ja säätimet.

Suoravetoisten lineaaristen servomoottorien käyttö on lisääntynyt huomattavasti viime vuosien aikana, mikä johtuu osittain loppukäyttäjien suuremman suorituskyvyn ja paremman tarkkuuden vaatimuksista. Ja vaikka lineaarimoottorit tunnetaan useimmiten niiden kyvystä tarjota yhdistelmä suuria nopeuksia, pitkiä iskuja ja erinomaista paikannustarkkuutta, joka ei ole mahdollista muilla käyttömekanismeilla, ne voivat myös saavuttaa erittäin hitaan, tasaisen ja tarkan liikkeen. Itse asiassa lineaarimoottoritekniikka tarjoaa niin laajan valikoiman ominaisuuksia – työntövoiman, nopeuden, kiihtyvyyden, paikannustarkkuuden ja toistettavuuden –, että harvoissa sovelluksissa lineaarimoottorit eivät ole sopiva ratkaisu.

Lineaarimoottorimuunnelmia ovat lineaariset servomoottorit, lineaariset askelmoottorit, lineaariset induktiomoottorit ja paineputkilineaarimoottorit. Kun lineaarinen servomoottori on paras vaihtoehto sovellukseen, tässä on kolme asiaa, jotka on otettava huomioon moottoria valittaessa.

"Ensisijainen" näkökohta: rautaydin vai raudaton?
Lineaarisia suorakäyttöisiä servomoottoreita on kahta päätyyppiä, rautasydämiä tai raudattomia, mikä viittaa siihen, onko ensiöosan käämit (analogisesti pyörivän moottorin staattorin kanssa) asennettu rautalaminointipinoon vai epoksiin. Sen päättäminen, vaatiiko sovellus rautasydämen vai raudattoman lineaarimoottorin, on yleensä ensimmäinen vaihe suunnittelussa ja valinnassa.

Rautasydämiset lineaarimoottorit soveltuvat parhaiten sovelluksiin, jotka vaativat erittäin suuria työntövoimia. Tämä johtuu siitä, että primääriosan laminointi sisältää hampaita (ulokkeita), jotka kohdistavat sähkömagneettisen vuon toissijaisen osan magneetteihin (analogisesti pyörivän moottorin roottorin kanssa). Tämä magneettinen vetovoima ensisijaisessa osassa olevan raudan ja toissijaisen osan kestomagneettien välillä sallii moottorin tuottaa suuria voimia.

Raudattomilla lineaarimoottoreilla on yleensä pienempi työntövoimakyky, joten ne eivät sovellu erittäin korkeisiin työntövoimavaatimuksiin, joita esiintyy sovelluksissa, kuten puristamisessa, koneistuksessa tai muovauksessa. Mutta ne ovat erinomaisia ​​nopeassa kokoonpanossa ja kuljetuksessa.

Rautaytimen suunnittelun haittapuolena on kapeneminen, mikä heikentää liikkeen sujuvuutta. Tartunta tapahtuu, koska ensisijaisen osan uritettu rakenne saa sen "ensisijaisiin" asemiin, kun se kulkee toissijaisen osan magneetteja pitkin. Voittaakseen ensisijaisen taipumuksen kohdistua toissijaisen magneetin kanssa, moottorin on tuotettava enemmän voimaa, mikä aiheuttaa nopeuden aaltoilua, jota kutsutaan hammastukseksi. Tämä voiman ja nopeuden aaltoilun vaihtelu heikentää liikkeen tasaisuutta, mikä voi olla merkittävä ongelma sovelluksissa, joissa liikkeen laatu matkan aikana (ei vain lopullinen paikannustarkkuus) on tärkeää.

On olemassa lukuisia menetelmiä, joita valmistajat käyttävät vähentääkseen hankausta. Yksi yleinen lähestymistapa on vinottaa magneettien (tai hampaiden) asentoa, jolloin saadaan tasaisempia siirtymiä, kun päähampaat kulkevat toissijaisten magneettien poikki. Samanlainen vaikutus voidaan saavuttaa muuttamalla magneettien muoto pitkänomaiseksi kahdeksankulmioksi.

Toista menetelmää hammastuksen vähentämiseksi kutsutaan murtokäämitykseksi. Tässä mallissa primääri sisältää enemmän laminointihampaita kuin toisiossa on magneetteja, ja laminointipino on erityisen muotoinen. Yhdessä nämä kaksi muutosta kumoavat hammastusvoimat. Ja tietysti ohjelmisto tarjoaa aina ratkaisun. Anti-cogging-algoritmien avulla servokäytöt ja säätimet voivat säätää ensiövirtaan syötettyä virtaa niin, että voiman ja nopeuden vaihtelut minimoidaan.

Raudattomissa lineaarimoottoreissa ei esiinny hammasta, koska niiden ensiökäämit on kapseloitu epoksiin sen sijaan, että ne kääritään teräslaminoinnin ympärille. Ja raudattomilla lineaarisilla servomoottoreilla on pienempi massa (epoksi on kevyempää, vaikkakin vähemmän jäykkää kuin teräs), minkä ansiosta ne voivat saavuttaa korkeimpia kiihtyvyys-, hidastuvuus- ja maksiminopeusarvoja, joita sähkömekaanisissa järjestelmissä on. Raudattomissa moottoreissa asettumisajat ovat tyypillisesti paremmat (pienemmät) kuin myös rautasydämisversioissa. Teräksen puute ensisijaisessa ja siihen liittyvä hammastuksen tai nopeuden aaltoilun puute tarkoittaa myös sitä, että raudattomat lineaarimoottorit voivat tarjota erittäin hidasta, tasaista liikettä, tyypillisesti alle 0,01 prosentin nopeuden vaihtelulla.

Minkä tasoinen integraatio?
Kuten pyörivät moottorit, lineaariset servomoottorit ovat vain yksi komponentti liikejärjestelmässä. Täydellinen lineaarimoottorijärjestelmä vaatii myös laakereita tukemaan ja ohjaamaan kuormaa, kaapelin hallintaa, takaisinkytkentää (yleensä lineaarinen kooderi) sekä servokäyttöä ja -ohjainta. Erittäin kokeneet OEM-valmistajat ja koneenrakentajat tai ne, joilla on hyvin ainutlaatuiset suunnittelu- tai suorituskykyvaatimukset, voivat rakentaa täydellisen järjestelmän, jossa on omat ominaisuudet ja valmiita komponentteja eri valmistajilta.

Lineaarimoottorijärjestelmän suunnittelu on luultavasti yksinkertaisempaa kuin hihnoihin, hammastankoon ja hammaspyöriin tai ruuveihin perustuvien järjestelmien suunnittelu. Komponentteja on vähemmän ja työvaltaisia ​​kokoonpanovaiheita (ei kuularuuvitukien kohdistamista tai hihnojen kiristämistä). Lineaarimoottorit ovat kosketuksettomat, joten suunnittelijoiden ei tarvitse huolehtia voimansiirtoyksikön voitelun, säädön tai muun huollon tekemisestä. Mutta niille OEM-valmistajille ja koneenrakentajille, jotka etsivät avaimet käteen -ratkaisua, on tarjolla lukemattomia vaihtoehtoja täydellisiin lineaarisiin moottorikäyttöisiin toimilaitteisiin, erittäin tarkkoihin vaiheisiin ja jopa suorakulmaisiin ja portaalijärjestelmiin.

Onko ympäristö sopiva lineaarimoottorille?
Lineaarimoottorit ovat usein suositeltu ratkaisu vaikeissa ympäristöissä, kuten puhdastiloissa ja tyhjiöympäristöissä, koska niissä on vähemmän liikkuvia osia ja ne voidaan liittää lähes minkä tahansa tyyppiseen lineaariseen ohjaimeen tai kaapelinhallintaan, jotta ne täyttävät hiukkasten muodostumis-, poistokaasu- ja lämpötilavaatimukset. sovellus. Äärimmäisissä tapauksissa toissijaista (magneettirataa) voidaan käyttää liikkuvana osana, kun ensisijainen osa (käämit, mukaan lukien kaapelit ja kaapelien hallinta) pysyy paikallaan.

Mutta jos ympäristö koostuu metallilastuista, metallipölystä tai metallihiukkasista, lineaarinen servomoottori ei ehkä ole paras vaihtoehto. Tämä pätee erityisesti rautasydämiin lineaarimoottoreihin, koska niiden rakenne on luonnostaan ​​avoin, jolloin magneettirata altistuu kontaminaatiolle. Raudattomien lineaarimoottorien puolisuljettu rakenne tarjoaa paremman suojan, mutta on huolehdittava siitä, että toissijaisen osan rako ei ole suoraan alttiina kontaminaatiolähteille. On olemassa suunnitteluvaihtoehtoja sekä rautasydämiseen että raudattomaan lineaarimoottoriin, mutta ne voivat heikentää moottorin kykyä haihduttaa lämpöä ja mahdollisesti vaihtaa ongelman toiseen.