Configurazione tipica della progettazione del sistema di movimento

Il movimento lineare è fondamentale per molte macchine in movimento e la natura a trazione diretta dei motori lineari può semplificare la progettazione generale delle macchine in queste applicazioni. Altri benefici includono una migliore rigidità, poiché i motori lineari sono fissati direttamente al carico.

L'integrazione di questi motori (e i componenti periferici di cui hanno bisogno) può sembrare scoraggiante, ma il processo può essere suddiviso in cinque semplici passaggi. Seguire questo processo passo-passo consente ai costruttori di macchine e robot di trarre benefici lineari senza sforzo o complessità estranei.

1. Determinare il tipo di motore: nucleo di ferro contro ironless

Il primo passo è selezionare il motore lineare dai tipi disponibili.

MOTORI DI Iron-Core: i motori a nucleo di ferro sono più comuni e adatti per applicazioni di automazione generali. Iron-core si riferisce alla costruzione della bobina di questo motore, che consiste in laminazioni di ferro. Una configurazione tipica è costituita da una pista a magnete stazionaria a faccia singola e una bobina del motore in movimento o forcer. Il nucleo di ferro massimizza la forza di spinta generata e crea una forza di attrazione magnetica tra la bobina e i magneti.

Questa forza di attrazione magnetica può essere utilizzata per aumentare efficacemente la rigidità del sistema di orientamento lineare precaricando i cuscinetti del movimento lineare. Il precarico magnetico può anche aumentare la risposta in frequenza del sistema migliorando la decelerazione e la sedimentazione.

D'altra parte, la forza di attrazione deve essere adeguatamente supportata da una maggiore capacità di carico dai membri di supporto e cuscinetti lineari. Ciò può degradare la libertà di progettazione meccanica della macchina.

Una seconda configurazione lineare-motor-motori di ferro è costituita da una coppia di tracce di magneti fissi posizionate su entrambi i lati della bobina in movimento. Questa costruzione brevettata nega gli effetti dell'attrazione magnetica, fornendo la più alta forza per area trasversale. Il design bilanciato riduce il carico dei cuscinetti, consentendo l'uso di cuscinetti di movimento lineare più piccoli e il rumore del cuscinetto decrescente.

MotitionsystemDesign com Motors Drives 0111 Vantages senzaoni motori: esistono anche motori lineari senza ironia; Questi motori non hanno ferro nelle loro bobine, quindi non c'è attrazione tra i membri del motore.

Il tipo più comune ironal è il canale U: due tracce magnetiche sono unite per formare un canale in cui si muove la bobina del motore (o per il forcer). Questo motore è ideale per applicazioni che richiedono a bassa velocità di velocità e alta accelerazione. La forza di attrazione zero e la natura a valle zero della costruzione senza ferro minimizzano la ondulazione della coppia; L'accelerazione è aumentata perché la bobina è relativamente leggera.

Una seconda configurazione senza ferro è sotto forma di un cilindro. I magneti sono impilati all'interno di un tubo in acciaio inossidabile e la bobina del motore si muove attorno al cilindro. Questa configurazione è adatta quando si sostituisce le viti a sfere, in quanto produce velocità molto più elevate e accuratezza di posizionamento nell'incirca nella stessa busta.

Dimensione della bobina e lunghezza della pista

Indipendentemente dalla configurazione, tutte le bobine di motori lineari devono essere dimensionate ai requisiti dell'applicazione: carico applicato, profilo di spostamento target, ciclo di lavoro, precisione, precisione, durata di servizio e ambiente operativo. Suggerimento: arruolare il supporto tecnico da produttori di motori lineari e software di dimensionamento (che è spesso gratuito) per selezionare il miglior tipo e le dimensioni del motore per una particolare applicazione.

Le sezioni della pista magneta sono offerte in diverse lunghezze e possono essere impilate end-to-end per ottenere la lunghezza di viaggio target, con la lunghezza totale del magnete praticamente illimitato. Per semplificare la progettazione e ridurre i costi, è meglio utilizzare le sezioni della pista magneta di lunghezza più lunga disponibili dal produttore.

2. Decidi su un encoder

Il secondo passo durante la progettazione di un sistema motorio lineare è la selezione dell'encoder lineare. I più comuni sono gli encoder lineari incrementali con sensori di testa di lettura ottica o magnetica. Seleziona un encoder con la risoluzione e l'accuratezza richieste per l'applicazione e uno adatto all'ambiente della macchina.

Il feedback dell'encoder viene in genere inviato all'amplificatore servo tramite un analogo sinusoidale o un treno di impulsi digitali. Un'altra opzione è il feedback dell'encoder seriale ad alta velocità: fornendo velocità di dati più elevate, una risoluzione dei bit più elevati, una maggiore immunità al rumore, lunghezze dei cavi più lunghi e informazioni complete di allarme.

Le comunicazioni seriali si connettono in due modi.

La comunicazione diretta tra l'amplificatore e l'encoder è possibile con gli encoder con un protocollo di encoder seriale compatibile con l'amplificatore.

Laddove un encoder non ha output seriale (o in cui il protocollo di output seriale è incompatibile con l'amplificatore) è possibile utilizzare un modulo di convertitore seriale. In questo caso, il modulo accetta un segnale analogico dall'encoder insieme al segnale del sensore Hall, suddivide il segnale analogico e trasmette questi dati del segnale in serie all'amplificatore servo. I dati del sensore Hall vengono utilizzati in powup e per verificare il feedback dell'encoder.

Diversi produttori di encoder lineari ora offrono encoder lineari assoluti che supportano una varietà di protocolli di comunicazione seriale, compresi i protocolli proprietari dei produttori di amplificatori di terze parti.

3. Scegli l'amplificatore

Il terzo passo nel processo di progettazione è la selezione dell'amplificatore servo. L'amplificatore deve essere dimensionato correttamente in base al motore.

Plug and Play è una caratteristica che può essere offerta solo da fornitori che producono servomotori e amplificatori. Alcuni fornitori forniscono plug and play per ridurre il tempo di avvio e garantire una configurazione corretta.

Alcuni amplificatori servi sono dotati di riconoscimento automatico del motore e una modalità senza accordatura, che eliminano la necessità di sintonizzare il servosistema. Con questo software, le specifiche motorie (comprese le caratteristiche di sovraccarico) vengono caricate automaticamente sull'amplificatore servo dal motore di PowerUp. Ciò rimuove il potenziale errore dell'utente quando si inseriscono le specifiche del motore, eliminando praticamente il rischio di fughe del motore e errori di fase.

4. Seleziona membri e cuscinetti di supporto

Le due fasi di progettazione finali vanno di pari passo per completare il design del sistema del motore lineare: il quarto passo è selezionare un sistema di cuscinetti di movimento lineare e il quinto è quello di progettare i membri del supporto.

Esistono due importanti allineamenti nella maggior parte dei gruppi di motori lineari: la distanza di gap da motore a magnete tra la bobina e la traccia del magnete e la distanza di gap tra la testa di lettura dell'encoder e la scala lineare. Quest'ultimo criterio viene eliminato quando si seleziona un encoder lineare chiuso.

Suggerimenti:

I cuscinetti del movimento lineare dovrebbero fornire una precisione sufficiente per soddisfare le tolleranze del divario, mentre i membri del supporto dovrebbero essere progettati per spazzare correttamente i componenti e soddisfare i requisiti di parallelismo dei cuscinetti lineari e dell'encoder.

Una volta soddisfatti questi criteri, la selezione e la progettazione dei cuscinetti e dei membri di supporto dipendono in definitiva dai requisiti delle prestazioni della macchina. Le applicazioni che richiedono un'elevata precisione e precisione necessitano di un codificatore ad alta risoluzione e ad alta precisione, oltre a cuscinetti lineari ad alta precisione.

Quando size questi cuscinetti, tenere conto del payload e delle forze magnetiche attraenti associate ai motori lineari di ferro. In molti casi, i membri di supporto dei cuscinetti lineari e delle tracce di magnete possono essere parte integrante del telaio della macchina.