Lineaariset moottorit lisääntyvät. Ne antavat koneille ehdottoman korkeimman tarkkuuden ja dynaamisen suorituskyvyn.

Lineaariset moottorit ovat erittäin nopeita ja tarkkoja paikannuksen kannalta, mutta ne kykenevät myös hitaaseen, vakiona travers-nopeuteen koneen päähän ja liukuihin sekä työkalu- ja osienkäsittelyjärjestelmiin. Erilaisia ​​sovelluksia - laserleikkausta, näkötarkastusta ja pullon ja matkatavaroiden käsittelyä - käyttävät lineaarisia moottoreita, koska ne ovat erittäin luotettavia, vaativat vähän huoltoa ja parantavat tuotantojaksoja.

Suurempi nopeus ja voima

Lineaariset moottorit on kytketty suoraan niiden kuormaan, mikä eliminoi joukon kytkentäkomponentteja - mekaanisia kytkimiä, hihnapyöriä, ajoitushihnat, palloruuvit, ketjuasemat sekä telineen ja hammaspyörän. Tämä puolestaan ​​vähentää kustannuksia ja jopa takaiskua. Lineaariset moottorit mahdollistavat myös yhdenmukaisen liikkeen, tarkkuuden sijainnin satojen miljoonien syklien ja suuremman nopeuden.

Tyypilliset lineaaristen moottorien saavutettavissa olevat nopeudet vaihtelevat: valinta- ja sijoituskoneet (jotka tekevät paljon lyhyitä liikkeitä) ja tarkastuslaitteitalineaariset askeleetnopeudella 60 in./sec; lentävä leikkaussovellukset ja valinta- ja aseta koneet, jotka saavat pidempiä liikkeitähampaattomastiLineaariset moottorit nopeuksille 200 tuukeen./sec; vuoristoradat, ajoneuvojen kantoraketit ja ihmisten muuttajat käyttävät lineaaristaAC -induktiomoottorit nopeuden saavuttamiseksi 2 000 tuukaan./Sec.

Toinen tekijä, joka määrittelee, mikä lineaarimoottoritekniikka on paras: sovelluskuorman siirtämiseen tarvittava voima. Kuorma tai massa ja sovelluksen kiihtyvyysprofiili määrittävät lopulta tämän voiman.

Jokainen sovellus asettaa erilaisia ​​haasteita; Otteruidensiirtojärjestelmät kuitenkin yleensä käyttävät lineaarisia askeleita, joiden voimat ovat 220 N tai 50 lb; Puolijohde, laserleikkaus, vesisuihkujen leikkaus ja robotiikka käyttävät harjattomia hammasvapaita moottoreita 2500 N: iin; Kuljetinjärjestelmät käyttävät lineaarisia vaihtovirta -induktiomoottoreita 2200 N: iin; ja siirtolinja- ja työstötyökalut käyttävät rauta-ytimen harjattomia moottoreita 14 000 N.

Muita tekijöitä nopeuden ja voiman lisäksi on olemassa. Esimerkiksi kuljetinjärjestelmät käyttävät lineaarista vaihtovirta -induktiomoottoreita pitkän matkan pituuden ja passiivisen sekundaarin eduissa ilman pysyviä magneetteja. Sovellukset, kuten lasersilmäleikkaus ja puolijohdevalmistus, käyttävät harjatonta hammasvapautta matkan tarkkuuden ja sileyden vuoksi.

Perustoiminta

Lineaariset moottorit toimivat kahden sähkömagneetin voiman vuorovaikutuksen kautta - sama perusvuorovaikutus, joka tuottaa vääntömomentin kiertomoottorissa.

Kuvittele, että leikkaa kiertomoottori ja tasoittamalla sen sitten: tämä antaa karkean kuvan lineaarisen moottorin geometriasta. Kytkentäkuorman sijasta kiertävään akseliin vääntömomentille, kuorma on kytketty litteään liikkuvaan autoon lineaarista liikkumista ja voimaa varten. Lyhyesti sanottuna vääntömomentti on kiertomoottorin tarjoaman työn ilmaisu, kun taas voima on lineaarisen moottorin työn ilmentyminen.

Tarkkuus

Tarkastellaan ensin perinteistä pyörivää askeljärjestelmää: kytkettynä palloruuviin, joiden sävelkorkeus on 5 kierrosta tuumaa kohti, tarkkuus on noin 0,004 - 0,008 tuumaa tai 0,1 - 0,2 mm. Servomoottorin käyttämä pyörivä järjestelmä on tarkka 0,001 - 0,0001 tuumaa.

Sitä vastoin lineaarinen moottori, joka on kytketty suoraan sen kuormaan, antaa tarkkuuden välillä 0,0007 - 0,000008 tuumaa. Huomaa, että kytkentä ja palloruuvien takaisku ei sisälly näihin kuvioihin, ja nämä heikentävät edelleen pyörivien järjestelmien tarkkuutta.

Suhteellinen tarkkuus vaihtelee: Tyypillinen pyörivä askel, jonka tässä yksityiskohtaisesti, voi silti sijoittaa tarkasti ihmisen hiusten halkaisijaan. Servot parantaavat tätä kertoimella jopa 80 kertaa, kun taas lineaarinen moottori voi parantaa tätä edelleen - 500 kertaa pienempiä kuin ihmisen hiusten halkaisija.

Joskus ylläpito ja kustannukset (laitteiden käyttöiän aikana) ovat tärkeämpiä näkökohtia kuin tarkkuus. Lineaarimoottorit ovat myös tässäkin: Ylläpitokustannukset vähenevät yleensä lineaaristen moottorien käytön myötä, koska ei -kosketukset -osat parantavat koneen käyttöä ja lisäävät keskimääräistä aikaa vikojen välillä. Lisäksi lineaaristen moottorien nolla takaiskua eliminoi iskun, joka edelleen pidentää koneen käyttöikää. Muut edut: Aika ylläpitojaksojen välillä voidaan lisätä, mikä mahdollistaa toiminnan lisäämisen. Vähemmän kunnossapitoa ja siihen osallistui henkilöstöä parantavat tuloksen lopputuloksen - ja vähentävät omistamiskustannuksia laitteiden käyttöiän aikana.

Verrattuna

Sovellukset vaativat lineaarista liikettä. Jos käytät kiertomoottoria, niin mekaaninen muuntamismekanismi on välttämätöntä kiertämisen muuttamiseksi lineaariseksi liikkeeksi. Tässä suunnittelijat valitsevat sovellukseen sopivimman muuntamismekanismin minimoimalla rajoitukset.

• Lineaarinen moottori vyöhykkeellä ja hihnapyörällä:Lineaarisen liikkeen saamiseksi pyörivältä moottorilta yleinen lähestymistapa on käyttää hihnaa ja hihnapyörää. Tyypillisesti työntövoimaa rajoittaa vyön vetolujuus; Nopeat käynnistykset ja pysähtymiset voivat aiheuttaa hihnan venytystä ja siksi resonanssia, mikä johtaa asettumisaikaan. Mekaaninen WindUp, vastavirta ja hihnan venytys myös alhaisempi toistettavuus, tarkkuus ja koneen läpäisy. Koska nopeus ja toistettavuus ovat pelin nimi servo -liikkeessä, tämä ei ole paras valinta. Jos vyö-pideny-muotoilu voi saavuttaa 3 m/s, lineaarinen voi saavuttaa 10 m/s. Ilman takaiskua tai Windup, Direct Drive Lineaar -moottorit lisäävät edelleen toistettavuutta ja tarkkuutta.
• Lineaarinen moottori vs. teline ja hammaspyörä:Teline ja hammaspyörät tarjoavat enemmän työntövoimaa ja mekaanista jäykkyyttä kuin vyö- ja pelley-mallit. Kaksisuuntainen kuluminen ajan myötä johtaa kuitenkin kyseenalaisiin toistettaviin ja epätarkkuuksiin - tämän mekanismin tärkeimpiin haitoihin. Takaosa estää moottorin palautteen havaitsemasta todellista kuormitusta, mikä johtaa epävakautta - ja pakottaa pienemmät voitot ja hitaampaa kokonaistehokkuutta. Kontrastissa lineaaristen moottorien käyttämät koneet ovat nopeampia ja sijaintia tarkemmin.
• Lineaarinen moottori ja palloruuvi:Yleisin lähestymistapa kääntää kierto lineaariseksi liikkeeksi on käyttää lyijyä tai palloruuvia. Nämä ovat edullisia, mutta vähemmän tehokkaita: lyijäruuvit tyypillisesti 50% tai vähemmän ja palloruuvit, noin 90%. Korkea kitka tuottaa lämpöä, ja pitkäaikainen kuluminen vähentää tarkkuutta. Matkamatka on mekaanisesti rajallinen. Lisäksi lineaarisia nopeusrajoituksia voidaan pidentää vain lisäämällä sävelkorkeutta, mutta tämä heikentää paikannusresoluutiota; Liian korkea pyörimisnopeus voi myös aiheuttaa ruuvit piiskaamaan, mikä johtaa tärinän. Lineaariset moottorit antavat pitkän, rajoittamattoman matkan. Kooderin ollessa kuormassa pitkäaikainen tarkkuus on tyypillisesti ± 5 um/300 mm.

Lineaariset moottorityypit

Koska kiertomoottorin tekniikoita on erilaisia, niin myös on olemassa useita lineaarisia moottorityyppejä: askel, harjaton ja lineaarinen vaihtovirtainduktio. Huomaa, että lineaarinen tekniikka hyödyntää asemia (vahvistimia) plus -paikat (liikkeenohjaimet) ja palautelaitteet (kuten Hall -anturit ja kooderit), jotka ovat yleisesti saatavilla teollisuudessa.

Monet mallit hyötyvät räätälöityistä lineaarisista moottoreista, mutta varastossa olevat mallit ovat yleensä sopivia.

Harjaton rauta-ytimen lineaariset moottoriton ominaista teräslaminointi liikkuvassa reunassa kanavoida magneettikuuhu. Tällä moottorityypillä on korkeammat voimaruokitukset ja se on tehokkaampi, mutta se painaa kolme-viisi kertaa enemmän kuin vertailukeskeiset hammasvapaat moottorit. Kiinteä leveys koostuu monipoleista vuorotellen polaarisuuden pysyviä magneeteja, jotka on sidottu nikkelillä kylmän rullattuun teräslevyyn. Liikkuvan reunan teräskarinaatiot reagoivat kuitenkin paikallaan olevan levyn magneettien kanssa, jotka kehittävät ”houkuttelevan” voiman ja osoittavat pienen määrän hammaslääkettä tai aaltoilua, kun moottori siirtyy magneettikentästä toiseen, mikä johtaa nopeusvaihteluihin.

Näillä moottoreilla on suuri määrä huippuvoimaa, on suurempi lämpömassa ja pitkä lämpöaikavakio-joten ne sopivat voimakkaisiin, ajoittaisiin työsyklin sovelluksiin, jotka liikuttavat erittäin raskaita kuormia, kuten siirtolinjoissa ja työstötyökaluissa; Ne on suunniteltu rajoittamattomaan matkaan ja niihin voi kuulua useita liikkuvia liitännäisiä, joilla on päällekkäisiä suuntauksia.

Harjaton hammasvapaat moottoritPidä kelakokoonpano liikkuvassa reunassa ilman teräslaminaatioita. Kela koostuu langasta, epoksista ja ei -magneettisesta tukirakenteesta. Tämä yksikkö on paljon kevyempi. Perussuunnittelu tuottaa pienemmän määrän voimaa, joten ylimääräisiä magneetit asetetaan paikallaan olevaan radalle (apu voiman lisäämiseksi) ja rata on muotoiltu magneeteilla tämän. .

Nämä moottorit sopivat sovelluksiin, jotka vaativat sujuvaa käyttöä ilman magneettisia hammaspyöriä, kuten skannaus- tai tarkastuslaitteita. Niiden korkeammat kiihtyvyydet ovat hyödyllisiä puolijohteiden valinnassa ja paikassa, sirujen lajittelussa ja juotos- ja liima -annostelussa. Nämä moottorit on suunniteltu rajoittamattomaan matkaan.

Lineaariset askeleetovat olleet saatavilla pitkään; Liikkuva haara koostuu laminoiduista teräsytimistä, jotka on tarkasti uralla hampailla, yhdellä pysyvällä magneettilla ja kela -ytimeen asetettujen kelojen. (Huomaa, että kaksi kelaa johtaa kaksivaiheiseen askeleen.) Tämä kokoonpano on kapseloitu alumiinikoteloon.

Kiinteä leveys koostuu fotokemiallisesti syövytetyistä hampaista terästankoon, jauhettuun ja nikkelille. Tämä voidaan pinota päästä päähän rajoittamattoman pituuden vuoksi. Moottorissa on haja, laakerit ja levyn. Magneetin houkuttelevaa voimaa käytetään laakereiden esikuormana; Se mahdollistaa myös yksikön käyttöä käänteisessä paikassa moniin sovelluksiin.

AC -induktiomoottoritkoostuvat haamasta, joka on kelakokoonpano, joka koostuu teräskarinaatioista ja vaihekaalista. Käämitykset voivat olla joko yksi- tai kolmivaiheisia. Tämä mahdollistaa suoran online -ohjauksen tai ohjauksen invertterin tai vektori -aseman kautta. Kiinteä levyn (kutsutaan reaktiolevyksi) koostuu yleensä ohuesta alumiinikerroksesta tai kuparista, joka on sidottu kylmä rullateräkseen.

Kun hautauskela on virrannut, se on vuorovaikutuksessa reaktiolevyn kanssa ja liikkuu. Suuremmat nopeudet ja rajoittamattomat matkapituudet ovat tämän mallin vahvuuksia; Niitä käytetään materiaalinkäsittelyyn, ihmisten muuttajiin, kuljettimiin ja liukuviin portteihin.

Uudet suunnittelukonseptit

Jotkut uusimmista suunnitteluparannuksista on toteutettu uudelleensuunnittelun avulla. Esimerkiksi jotkut lineaariset askelmoottorit (alun perin suunniteltu liikkumaan yhdellä tasolla) on nyt suunniteltu uudelleen toimittamaan liikettä kahdessa tasossa - XY -liikettä varten. Täällä liikkuva reitti koostuu kahdesta lineaarisesta askelmasta, jotka on asennettu ortogonaalisesti 90 °: seen siten, että toinen tarjoaa x-akselin liikkeen ja toinen tarjoaa Y-akselin liikkeen. Myös useita forcereita, joilla on päällekkäisiä suuntauksia, ovat mahdollisia.

Näissä kahden tason moottoreissa paikallaan oleva alusta (tai levyn) hyödyntää uutta komposiittirakennetta lujuutta varten. Jäykkyys on myös parantunut, joten taipuma vähenee 60 - 80% verrattuna aikaisempiin tuotantomalleihin. Platen -tasaisuus ylittää 14 mikronia 300 mm tarkkaa liikettä varten. Lopuksi: koska askelloilla on luonnollinen houkutteleva voima, tämä konsepti mahdollistaa levyn asentamisen joko ylöspäin tai käänteiseen, mikä tarjoaa monipuolisuuden ja joustavuuden sovelluksille.

Toinen tekniikan innovaatio - vesijäähdytys - laajentaa lineaaristen AC -induktiomoottorien voimakykyä 25%. Tämän kyvyttömyyspidennyksen ja rajoittamattoman matkanpituuden hyödyn avulla vaihtovirta -induktiomoottorit tarjoavat korkeimman suorituskyvyn monille sovelluksille: huvittamismatkat, matkatavaroiden käsittely ja ihmisten muuttajat. Nopeus on muuttuva (6 - 2000 tuumaa./sec), joka on tällä hetkellä teollisuudessa saatavissa olevien säädettävien nopeusasemien avulla.

Vielä yksi moottori sisältää kiinteän lieriömäisen kotelon, jossa on lineaarinen liikkuva osa liikkeen aikaansaamiseksi. Liikkuva osa voi olla sauva, joka koostuu kupariverhoilusta teräksestä, liikkuvasta kelasta tai liikkuvasta magneetista, kuten mäntä sylinterissä.

Nämä mallit tarjoavat lineaarisen moottorin edut ja suoritetaan samanlaisia ​​kuin lineaarinen toimilaite. Sovelluksia ovat biolääketieteelliset kolonoskopiat, kamerat, joissa on pitkät suljintoimilaitteet, teleskoopit, jotka vaativat tärinänvaimennuksen, litografian tarkennusmoottorit, generaattorin vaihteet, jotka heittävät katkaisijat generaattoreiden laittamaan verkkoon ja ruoanpuristimeen - samoin kuin tortillojen leimaamisen yhteydessä.

Täydelliset lineaariset moottoripaketit tai vaiheet sopivat hyötykuormien sijoittamiseen. Ne koostuvat moottorista, palautekannaisista, rajakytkimistä ja kaapelikantajista. Multi-akselin liikettä varten on mahdollista pinota vaiheet.

Yksi lineaaristen vaiheiden etu on niiden alempi profiili, jonka avulla ne voivat mahtua pienempiin tiloihin verrattuna tavanomaisiin paikannuslaitteisiin. Harvemmat komponentit lisäävät luotettavuutta. Täällä moottori on kytketty säännöllisiin asemiin. Suljetun silmukan operaatiossa asennosilmukka on suljettu liikkeenohjaimella.

Jälleen varastotuotteiden lisäksi räätälöityjä ja erikoissuunnitelmia on runsaasti. Loppujen lopuksi on parasta tarkistaa laitetarpeet sovellusinsinöörin kanssa määrittääksesi optimaalisen lineaarisen tuotteen, joka sopii sovellustarpeisiin.