Lineaariset moottorit ovat määrittäneet uudelleen mahdollisen liikkeenohjauksen nopeammin, tarkemmin ja luotettavamman suorituskyvyn verrattuna perinteisiin, kiertomoottorivetoisiin lineaarisiin toimilaitteisiin. Lineaarisen moottorin yksilöllinen ominaisuus on, että kuorma siirretään ilman mekaanisia tehonsiirtokomponentteja. Sen sijaan moottorikelan magneettikentän tuottama lineaarinen voima kytketään suoraan kuormaan. Tämä eliminoi mekaaniset laitteet, jotka muuttavat kiertoliikkeen lineaariseksi, parantaen siten järjestelmän käyttöikää, tarkkuutta, nopeutta ja yleistä suorituskykyä.

Kun kysyntä kasvaa lisääntyneen tuottavuuden, korkeamman tuotteen laadun, nopean kehitysajan ja alhaisemman tekniikan kustannusten, lineaarisen moottoritekniikan käyttöönotto on yhä suositumpaa hyödyntämällä modulaarisia lineaarisia moottorisuunnitteluja. Niitä löytyy metrologiasta, tarkkuusleikkausjärjestelmistä, puolijohde- ja elektroniikan valmistuslaitteista, kiekkojen käsittelystä, litografiasta, näön tarkastusjärjestelmistä, lääketieteellisistä laitteista ja laitteista, testijärjestelmistä, ilmailu- ja puolustus-, kokoonpanolinjan automaatiosta, tulostus- ja pakkaussovelluksista sekä monista muista sovelluksista jotka vaativat korkean suorituskyvyn ja suuren tarkkuuden lineaarisen liikkeen.

Lineaarisen moottorisuunnittelun komponentit on koneistettava ja koottava erittäin tarkkuus- ja toistettavilla prosesseilla. Näiden osien oikea kohdistaminen on kriittistä ja vaatii merkittäviä suunnittelutiedot ja kokoonpanotaidot.

Nykyään uuden sukupolven modulaaristen lineaaristen moottorien on muuttanut peliä. Kehysakkeen modulaariset lineaariset moottorit voidaan helposti kiinnittää järjestelmään ja ovat valmiita ajamaan heti, vähentäen merkittävästi tekniikan aikaa. Insinöörit voivat nyt hyödyntää modulaarisen lineaarisen moottoritekniikan tehokkaita etuja koneen malleihinsa vain päivinä, toisin kuin kuukausia tai jopa vuosia.

Yhdeksän pääkomponenttia käsittää lineaariset moottorijärjestelmät:

1. Pohjalevy
2. Moottorikela
3. Pysyvä magneettinen rata (normaalisti neodyymimagneetit)
4. Kuljetus, joka yhdistää moottorikelan kuormaan
5. Lineaarinen laakeri kiskot, joihin vaunua ohjataan ja kytketään pohjaan
6. Lineaarinen kooderi sijainnin palautteeseen
7. Loppupysähdykset
8. Kaapelirata
9. Valinnaiset palkeet magneettien, kooderin ja lineaaristen kiskojen suojaamiseksi ympäristön saastumiselta.

Ohjaussilmukka

Lineaarisen moottorisuunnittelun komponentit on koneistettava ja koottava erittäin tarkkuus- ja toistettavilla prosesseilla. Näiden osien oikea kohdistaminen on kriittistä ja vaatii merkittäviä suunnittelutiedot ja kokoonpanotaidot. Esimerkiksi magneettiradan ja liikkuvan moottorikelan on oltava tasainen, yhdensuuntainen ja asennettu tietyllä ilmakuilulla niiden välillä. Liikkuva kela kulkee vaunulla, joka on kytketty rinnakkain tarkkuuslineaariseen laakerin kiskoon magneettisen radan yläpuolella. Lineaarisella asteikolla varustetun kooderi on toinen kriittinen osa lineaarista moottoria, joka vaatii asianmukaiset kohdistusmenettelyt ja vankan asennussuunnitelman kestämään kiihtyvyydet enintään 5 gs. Modulaarisilla lineaarisilla moottoreilla nämä yksityiskohdat ovat jo otettu huomioon ja suunniteltu laatikosta.

Modulaarisia lineaarisia moottorijärjestelmiä, kuten esitettyä, käytetään, kun tarvitaan tarkkaa, nopeaa ja toistettavaa lineaarista liikettä. Järjestelmä on vaihtoehto palloruuville, hihnalle ja telineelle ja hammaspyörätoimilaitteille.

Hienostuneita liikkeenohjaimia ja servo -asemia käytetään lineaarisen moottorin liikkeen ohjaamiseen. Lineaariset moottorit pitävät tarkkaa etua jäykkyyden ja taajuusvasteen suhteen. Tietyillä taajuusalueilla niillä on jäykkyys, joka ylittää perinteiset palloruuvit huomattavalla tekijällä vähintään 10. Tämän ominaisuuden avulla lineaariset moottorit voivat käsitellä korkeaa asemaa ja nopeus-silmukan kaistanleveyksiä vaikuttavalla tarkkuudella, jopa ulkoisilla häiriöillä. Toisin kuin palloruuvit, jotka usein kohtaavat resonanssitaajuuksia välillä 10 - 100 Hz, lineaariset moottorit toimivat korkeammilla taajuuksilla asettamalla niiden resonanssit huomattavasti sijaintisilmukan kaistanleveyden ulkopuolelle.

Mekaanisen siirron poistamiseen liittyy kuitenkin kompromissi. Mekaaniset komponentit, kuten palloruuvit, auttavat vähentämään koneen voimien, luonnollisten resonanssitaajuuksien häiriöitä tai akselin ristikkäin värähtelyjä. Niiden eliminaatio jättää lineaariset moottorit, jotka ovat suoraan alttiina tällaisille häiriöille. Näin ollen näiden häiriöiden korvaamisesta tulee liikkeenohjaimen ja elektroniikan vastuu, jonka on puututtava ne päähän-toimivat suoraan servoakselilla. Siellä nykypäivän hienostuneet suljetun silmukan liikealgoritmit tulevat peliin resonanssien poistamiseksi ja huomattavan sijaintisilmukan hallinnan tarjoamiseksi.

Lineaaristen toimilaitteiden alueella lineaariset moottorit tarjoavat poikkeuksellisen teknisen kyvykkyyden. Moottorien kyky osoittaa erinomaista jäykkyyttä ja toimia korkeammilla taajuuksilla erottaa ne perinteisistä vaihtoehdoista. Lineaarimoottorit tarjoavat pakottavan ratkaisun uhmattamalla resonanssitaajuuksia ja ylläpitämällä suurta tarkkuutta myös ulkoisten häiriöiden läsnä ollessa.

Siitä huolimatta mekaanisen siirron puuttuminen edellyttää vahvoja korvausstrategioita häiriöiden torjumiseksi varmistaen järjestelmän jatkuvan suorituskyvyn ja luotettavuuden. Liikkeenohjaimen näytteenottotaajuudet nopeuden ja sijaintisilmukoiden suhteen alkavat tyypillisesti 5 kHz: llä. Lineaarisella moottorin akselilla voi olla sijaintisilmukan kaistanleveys viidestä kymmeneen kertaa tavanomaisella kiertomoottorivetoisella akselilla, missä 1 tai 2 kHz: n taajuudet ovat hyväksyttäviä. Jotkut nykyiset liikkeenohjaimet voivat näytteenopeudet vähintään 20 kHz, mikä mahdollistaa erittäin korkean nopeuden palautteen hallinnan ja erittäin varmuuden polun hallinnan.

Koska suurin osa modulaaristen lineaaristen moottorien valmistajista on myös liikkeenhallinta- ja servoasiantuntijoita, myös monet ohjaussilmukan haasteet ja mekaaniset resonanssihuolet ovat myös hyvin harkittuja, ja näiden haasteiden lieventämiseksi tarjotaan ratkaisuja ja työkaluja.

Lineaarinen moottorisovellus

Sain arvokasta kokemusta lineaaristen moottorien käyttämisestä vuosia sitten, kun insinööriryhmä aloitti vallankumouksellisen projektin: luoda maailman ensimmäinen lineaarinen moottoripohjainen laserleikkauskone. Lineaarimoottorien käyttäminen oli täydellinen istuvuus teollisuuden häiritsemiseen, koska perinteiset lineaariset toimilaitteen tekniikat, joita pyörivät servomoottorit, eivät pystyneet tarjoamaan lineaarisilla moottoreilla saavutettavia korkean suorituskyvyn ominaisuuksia.

Teknologian toteuttaminen ei ollut helppo tehtävä. Kun kaivimme projektiin, huomasimme, että sovelluksemme vaati lineaarisen moottorin suorituskykymääritelmiä, joita ei ollut kaupallisesti saatavissa. Ymmärtämättä päätimme suunnitella lineaariset moottorit erityisesti sovellukseemme.

Meillä oli lukuisia haasteita, koska meidän piti siirtää 1000 lbs -porttijärjestelmää nopealla nopeudella 2,5 m/s 1,5 g kiihtyvyydellä, mikä tarkoittaa, että meidän oli suunniteltava lineaarinen moottori, joka voisi tuottaa äärimmäisiä voimia. Tiimimme jatkoi ja kaatoi lukemattomia tunteja tutkimukseen ja kehitykseen, kunnes lopulta suunnittelimme lineaarisen moottorin, joka voisi vastata laserleikkauskoneemme vaatimuksiin. Se oli ylpeä hetki, kun lopulta näimme lineaariset moottorimme toiminnassa 14 kuukautta myöhemmin, ajaen portausjärjestelmää uskomattomalla nopeudella, helppoudella ja tarkkuudella. Saavutettu esitys oli ennennäkemätön. On huomattavaa pohtia, kuinka paljon nopeampaa konekonseptimme olisi voinut saada päätökseen, jos sitten avaimet käteen -modulaariset lineaariset moottorit olisivat saatavilla.

Lineaarinen moottoritekniikka on kehittynyt suuresti sen jälkeen, kun olemme aloittaneet lineaarisen moottorin suunnittelun matkan 90 -luvulla. Uusien modulaaristen mallien käyttöönoton myötä innovaatioiden ja liikesuunnittelun ja lineaaristen moottorien potentiaali on suurempi kuin koskaan. Modulaariset lineaariset moottorit määrittelevät uudelleen mahdolliset, nopeammilla, tarkemmilla ja luotettavilla liikkeenhallintaominaisuuksilla, joita voidaan käyttää nopeasti monien sovellusten hyödyntämiseksi monilla toimialoilla.