Liikejärjestelmän suunnittelun tyypillinen kokoonpano

Lineaarinen liike on keskeistä monille liikkuville koneille, ja lineaarimoottorien suorakäyttöisyys voi yksinkertaistaa koneen yleistä suunnittelua näissä sovelluksissa. Muita etuja ovat parantunut jäykkyys, koska lineaarimoottorit on kiinnitetty suoraan kuormaan.

Näiden moottoreiden (ja niiden vaatimien oheiskomponenttien) integrointi voi tuntua pelottavalta, mutta prosessi voidaan jakaa viiteen yksinkertaiseen vaiheeseen. Tämän vaiheittaisen prosessin noudattamisen ansiosta kone- ja robottirakentajat voivat hyötyä lineaarimoottorista ilman ylimääräistä vaivaa tai monimutkaisuutta.

1. Määritä moottorin tyyppi: rautasydän vs. rautaton

Ensimmäinen vaihe on valita lineaarimoottori saatavilla olevista tyypeistä.

Rautasydänmoottorit: Rautasydänmoottorit ovat yleisimpiä ja soveltuvat yleisiin automaatiosovelluksiin. Rautasydän tarkoittaa tämän moottorin kelarakennetta, joka koostuu rautasydänlaminoinneista. Tyypillinen kokoonpano koostuu yksipuolisesta kiinteästä magneettiradosta ja liikkuvasta moottorikelasta tai pakottimesta. Rautasydän maksimoi syntyvän työntövoiman ja luo magneettisen vetovoiman kelan ja magneettien välille.

Tätä magneettista vetovoimaa voidaan käyttää lisäämään tehokkaasti lineaarisen ohjausjärjestelmän jäykkyyttä esikuormittamalla lineaarisen liikkeen laakereita. Magneettinen esikuormitus voi myös tehostaa järjestelmän taajuusvastetta parantamalla hidastuvuutta ja asettumista.

Toisaalta vetovoimaa on tuettava kunnolla tukiosien ja lineaaristen laakereiden lisääntyneellä kuormituskyvyllä. Tämä voi heikentää koneen mekaanista suunnittelun vapautta.

Toinen rautasydäminen lineaarimoottorikokoonpano koostuu parista kiinteitä magneettiratoja, jotka on sijoitettu liikkuvan kelan kummallekin puolelle. Tämä patentoitu rakenne poistaa magneettisen vetovoiman vaikutukset samalla kun se tuottaa suurimman voiman poikkileikkausalaa kohti. Tasapainotettu rakenne vähentää laakerin kuormitusta, mikä mahdollistaa pienempien lineaariliikelaakerien käytön ja vähentää laakerien melua.

Motionsystemdesign Com Motors Drives 0111 Edut Rautattomat moottorit: On myös rautattomia lineaarimoottoreita; näissä moottoreissa ei ole rautaa keloissaan, joten moottoriosien välillä ei ole vetovoimaa.

Yleisin rautaton tyyppi on U-kanava: Kaksi magneettirataa yhdistetään muodostamaan kanava, jossa moottorikela (tai pakotin) liikkuu. Tämä moottori sopii erinomaisesti sovelluksiin, joissa vaaditaan pientä aaltoilua ja suurta kiihtyvyyttä. Raudattoman rakenteen nolla vetovoima ja nollahammastus minimoivat vääntömomentin aaltoilun; kiihtyvyys kasvaa, koska kela on suhteellisen kevyt.

Toinen raudaton kokoonpano on sylinterin muotoinen. Magneetit on pinottu ruostumattoman teräsputken sisään ja moottorikela liikkuu sylinterin ympäri. Tämä kokoonpano sopii kuularuuvien vaihtoon, koska se tuottaa paljon suuremman nopeuden ja paikannustarkkuuden suunnilleen samassa verhossa.

Kelan koko ja radan pituus

Kokoonpanosta riippumatta kaikki lineaarimoottorikelat tulee mitoittaa sovelluksen vaatimusten mukaisesti: kuormitus, tavoiteliikeprofiili, käyttösuhde, tarkkuus, tarkkuus, käyttöikä ja käyttöympäristö. Vinkki: Käytä lineaarimoottorien valmistajien teknistä tukea ja mitoitusohjelmistoa (joka on usein ilmainen) valitaksesi parhaan moottorityypin ja koon tiettyyn sovellukseen.

Magneettiradan osia on saatavana useita pituuksia, ja ne voidaan pinota päästä päähän tavoitematkan pituuden saavuttamiseksi, jolloin magneetin kokonaispituus on käytännössä rajaton. Suunnittelun yksinkertaistamiseksi ja kustannusten vähentämiseksi on parasta käyttää valmistajan pisimpiä magneettirataosia.

2. Valitse enkooderi

Toinen vaihe lineaarimoottorijärjestelmän suunnittelussa on lineaarisen kooderin valinta. Yleisimmät ovat inkrementaaliset lineaarianturit, joissa on optinen tai magneettinen lukupään anturi. Valitse sovellukselle vaaditun resoluution ja tarkkuuden omaava ja koneympäristöön sopiva kooderi.

Enkooderin palaute lähetetään tyypillisesti takaisin servovahvistimeen joko sinimuotoisen analogisen tai digitaalisen pulssijonon kautta. Toinen vaihtoehto on nopea sarjaanturipalaute – tarjoaa suuremman tiedonsiirtonopeuden, suuremman bittiresoluution, paremman häiriönkestävyyden, pidemmät kaapelipituudet ja kattavat hälytystiedot.

Sarjaliikenne yhdistetään kahdella tavalla.

Suora yhteys vahvistimen ja kooderin välillä on mahdollista koodereilla, joissa on vahvistimen kanssa yhteensopiva sarjaanturiprotokolla.

Jos kooderissa ei ole sarjalähtöä (tai jos sarjalähtöprotokolla ei ole yhteensopiva vahvistimen kanssa), voidaan käyttää sarjamuunninmoduulia. Tässä tapauksessa moduuli ottaa vastaan ​​analogisen signaalin kooderista yhdessä Hall-anturin signaalin kanssa, jakaa analogisen signaalin alaryhmiin ja lähettää tämän signaalidatan sarjassa servovahvistimelle. Hall-anturin tietoja käytetään käynnistettäessä ja anturipalautteen tarkistamiseen.

Useat lineaaristen kooderien valmistajat tarjoavat nyt absoluuttisia lineaarisia koodereita, jotka tukevat useita sarjaliikenneprotokollia, mukaan lukien kolmannen osapuolen vahvistinvalmistajien omat protokollat.

3. Valitse vahvistin

Kolmas vaihe suunnitteluprosessissa on servovahvistimen valinta. Vahvistimen on oltava oikean kokoinen moottorin mukaan.

Plug and play on ominaisuus, jota voivat tarjota vain toimittajat, jotka valmistavat sekä servomoottoreita että vahvistimia. Jotkut toimittajat tarjoavat plug and play -palvelun lyhentääkseen käynnistysaikaa ja varmistaakseen oikean konfiguroinnin.

Joissakin servovahvistimissa on automaattinen moottorin tunnistus ja virityksetön tila, mikä eliminoi tarpeen virittää servojärjestelmää. Tämän ohjelmiston avulla moottorin tekniset tiedot (mukaan lukien ylikuormitusominaisuudet) ladataan automaattisesti servovahvistimeen moottorista käynnistyksen yhteydessä. Tämä poistaa mahdolliset käyttäjävirheet moottorin teknisiä tietoja syötettäessä ja käytännössä eliminoi moottorin karkaamisen ja vaiheistusvirheiden riskin.

4. Valitse tukiosat ja laakerit

Kaksi viimeistä suunnitteluvaihetta kulkevat käsi kädessä lineaarimoottorijärjestelmän suunnittelun viimeistelyyn: Neljäs vaihe on lineaarisen liikkeen laakerijärjestelmän valinta ja viides tukiosien suunnittelu.

Useimmissa lineaarisissa moottorikokoonpanoissa on kaksi tärkeää kohdistusta: moottorin ja magneetin välinen etäisyys kelan ja magneettiradan välillä sekä välietäisyys kooderin lukupään ja lineaarisen asteikon välillä. Jälkimmäinen kriteeri jätetään pois valittaessa suljettu lineaarinen kooderi.

Vinkkejä:

Lineaarisen liikkeen laakereiden tulee tarjota riittävä tarkkuus rakon toleranssien täyttämiseksi, kun taas tukiosien tulee olla suunniteltu sijoittamaan komponentit oikein ja täyttämään lineaarilaakerien ja kooderin yhdensuuntaisuusvaatimukset.

Kun nämä kriteerit täyttyvät, laakerien ja tukiosien valinta ja suunnittelu riippuu viime kädessä koneen suorituskykyvaatimuksista. Korkeaa tarkkuutta ja tarkkuutta vaativat sovellukset tarvitsevat korkean resoluution ja suuren tarkkuuden kooderin sekä erittäin tarkkoja lineaarilaakereita.

Kun mitoitat näitä laakereita, ota huomioon hyötykuorma ja rautasydämiin lineaarimoottoriin liittyvät magneettiset vetovoimat. Monissa tapauksissa lineaarilaakerien ja magneettikiskojen tukiosat voivat olla kiinteästi koneen rungossa.