Un motore lineare può essere pensato come un servomotore rotante srotolato e posata per produrre un movimento fondamentalmente lineare. Un attuatore lineare tradizionale è un elemento meccanico che converte il movimento di svolta di un servomotore rotante in viaggi a linea retta. I due offrono entrambi un movimento lineare ma con caratteristiche di prestazione e compromessi molto diversi. Non esiste una tecnologia superiore o inferiore, la cui scelta da usare dipende dall'applicazione. Diamo un'occhiata più da vicino.
La regola empirica per i motori lineari è che brillano in applicazioni che richiedono alta accelerazione, alte velocità o alta precisione. Nella metrologia dei semiconduttori, ad esempio, in cui la risoluzione e il throughput sono fondamentali e anche un'ora di inattività può costare decine di migliaia di dollari, i motori lineari forniscono la soluzione ideale. Ma che dire di una situazione meno impegnativa?
Un primo problema con i motori lineari era la competitività dei costi. I motori lineari richiedono magneti della terra rara, che presentano uno dei fattori limitanti alla lunghezza dell'ictus. Certo, in teoria, i magneti possono essere allineati praticamente all'infinito, ma in realtà, a parte la sfida di garantire una rigidità sufficiente su una lunga durata di ictus, i costi aumentano, in particolare per i progetti di canale a U.
I motori a core di ferro possono generare la stessa forza utilizzando magneti più piccoli rispetto al design equivalente senza ironia, quindi se il muscolo è il requisito primario e le specifiche delle prestazioni sono abbastanza rilassate da tollerare alcuni disturbi della forza di cogging con conseguente posizione dinamica o errori di velocità, il core di ferro potrebbe essere l'approccio migliore. Se i requisiti di prestazione sono ancora più liberi, nell'ordine dei micron piuttosto che dei nanometri, forse la combinazione di attuatore lineare fornisce il compromesso più appropriato: scegli un attuatore lineare per l'imballaggio farmacologico, diciamo, ma un motore lineare per il sequenziamento del DNA della scoperta di farmaci.
Durata del viaggio
Sebbene esistano molte eccezioni, la lunghezza ottimale della corsa per i motori lineari varia da un paio di millimetri a diversi metri. Inferiore a ciò, un'alternativa come una flessione potrebbe essere più efficace; Sopra, le unità a cinghia e poi i disegni rack-and-pinion sono probabilmente migliori scommesse.
La lunghezza della corsa dei motori lineari è limitata non solo dal costo e dalla stabilità di montaggio, ma dalla questione della gestione dei cavi. Per generare movimento, il forcer deve essere eccitato, il che significa che i cavi di potenza devono viaggiare con esso la lunghezza della corsa. Il cavo di alto livello e le piste di accompagnamento sono costose e il fatto che il cablaggio sia il più grande punto di fallimento del controllo del movimento nel complesso complica ulteriormente il problema.
Naturalmente, la natura stessa dei motori lineari può produrre una soluzione intelligente a quel problema. Laddove abbiamo quelle preoccupazioni, monteremo il Forcer sulla base stazionaria e sposteremo la pista magnetica. In questo modo, tutti i cavi arrivano al forcer stazionario. Ottieni un po 'meno accelerazione da un determinato motore perché non stai accelerando una bobina, stai accelerando una pista a magnete, che è più pesante. Se lo facessi per G -G's High, non sarebbe buono. Se davvero non hai un'applicazione High-G, questo potrebbe essere un ottimo design.
Profeta cita aerotech lineari servi motori con forze di picco che vanno da 28 a 900 libbre, ma in questo caso, il design fondamentale dei motori lineari si presta a soluzioni uniche che offrono molto di più. Abbiamo clienti che prendono i nostri più grandi motori lineari, ne metteranno insieme sei e genereranno quasi 6000 libbre di forza. È possibile mettere più forze in più tracce, ripararle meccanicamente insieme e quindi commutarle tutte insieme in modo che fungano da un unico motore; Oppure puoi mettere più falsità nella stessa pista magnetica e montarle sul carrello tenendo il carico e trattarle come un unico motore.
Dal momento che viviamo nel mondo reale ed è impossibile abbinare esattamente la commutazione, c'è una penalità di efficienza di qualche percento per pagare questo approccio, ma può comunque produrre la migliore soluzione a tutto tondo per una determinata applicazione.
Testa a testa
Dal punto di vista della forza, in che modo si accumulano i motori lineari fino alle combinazioni di attuatori motori rotanti/lineari? C'è un significativo compromesso di forza, confronta un motore lineare senza slot a otto poli a otto poli con un prodotto a vite a largo 4 pollici. Il nostro motore lineare a otto poli ha una forza di picco di 40 libbre (180 N) e una forza continua di 11 libbre (50 N). Nello stesso profilo con un motore SERTO NEMA 23 e il nostro prodotto a vite, il carico assiale massimo è di 200 libbre, quindi se lo guardi in questo modo, stai osservando sostanzialmente una riduzione di 20 volte della forza continua.
I risultati effettivi varieranno a seconda del passo della vite, del diametro della vite, delle bobine del motore e del design del motore, è veloce da notare e sono limitati dai cuscinetti assiali che supportano la vite. Il motore lineare di ferro largo 13 pollici dell'azienda può generare 1600 libbre di forza assiale di picco rispetto ai 440 libbre forniti da un prodotto a vite largo 6 pollici, ad esempio, ma la quantità di spazio assegnato è considerevole.
Per parafrasare uno slogan politico, è l'applicazione, stupida. Se la densità della forza è la preoccupazione principale, un attuatore è probabilmente la scelta migliore. Se l'applicazione richiede la reattività, ad esempio ad un'ispezione LCD ad alta precisione e ad alta accelerazione, il compromesso dell'impronta per la forza per ottenere le prestazioni necessarie.
Mantenendolo pulito
La contaminazione è un grosso problema per il controllo del movimento negli ambienti di produzione e i motori lineari non fanno eccezione. Un grosso problema con la progettazione di motori lineari standard è l'esposizione alla contaminazione, come particelle solida o umidità. Questo è vero per i progetti "piatti" e meno un problema per i design [del canale U].
È molto difficile sigillare completamente la soluzione. Non vuoi essere in un ambiente ad alta muta. Se hai intenzione di mettere un motore lineare in un'applicazione di taglio a getto d'acqua, devi esercitare una pressione positiva su di esso e assicurarti che sia ben protetto perché l'elettronica del motore lineare è proprio lì con l'attuazione.
Nel caso dei progetti di canale U, invertire l'U può ridurre al minimo la possibilità che i particolati entrino nel canale, ma ciò crea problemi di gestione termica che possono compromettere le prestazioni a causa del spostare la massa del binario magnetico rispetto a spostare la massa del forcer. Ancora una volta, è un compromesso e ancora, l'applicazione guida l'uso.
Non è solo l'ambiente che può influenzare il motore lineare: il motore lineare può creare problemi con l'ambiente. A differenza dei design rotanti, i grandi magneti in unità lineari possono provocare il caos con un ambiente magnetico sensibile, ad esempio nelle macchine per la risonanza magnetica (MRI). Può anche essere un problema in un'applicazione più prosaica come il taglio del metallo. Ottieni questi magneti ad alta forza che stanno cercando di tirare ciascuno di questi chip di metallo sulla pista magnetica, quindi i motori lineari non funzionano bene in questi tipi di applicazioni senza una protezione adeguata.
Su quelle applicazioni ...
Allora, dov'è il punto debole dell'applicazione per i motori lineari? Metrologia, per cominciare, in aree come semiconduttore, produzione LED e LCD. La stampa digitale di grandi segni è anche un mercato in crescita, così come il settore biomedico e persino la produzione di piccole parti, i nostri clienti organizzano coppie di motori lineari in configurazioni di cavalli per attività di montaggio. Vuoi ottenere il massimo rendimento del prodotto possibile, quindi l'alta accelerazione e velocità che puoi ottenere da questi motori è vantaggiosa. Una cosa che abbiamo fatto di recente è la produzione di celle a combustibile; Il taglio dello stencil è un altro.
Questo risponde alla domanda su dove, ma che dire della domanda di quanto? La tecnologia motoria lineare è in fase di sviluppo per decenni, quindi dov'è in termini di accettazione del mercato? Non ci incontriamo molto a causa del costo, ma in alcune applicazioni hanno molto senso.
Lo attribuiamo al ciclo di vita del consumatore. Hai gli innovatori, i primi utenti, la maggioranza precoce, la tarda maggioranza e i ritardatari. Siamo sul palco ora che sta diventando più banale usare un motore lineare. Ci stiamo spostando in quella fase di maggioranza iniziale.
Il prezzo dei motori lineari sta scendendo mentre ottimizziamo il processo di produzione e i volumi aumentano, quindi li vediamo in sempre più applicazioni, [Aerotech] produce anche fasi con viti a sfera. Direi che a questo punto vendiamo altrettante fasi di motori lineari, se non di più, delle fasi della vite. Li stiamo portando in sempre più applicazioni. Dieci anni fa, la maggior parte delle applicazioni erano in stile laboratorio, in ambienti puliti. Li stiamo mettendo in tipi di operazioni molto più industriali. Uno dei segmenti che mi occupo è automobilistico e abbiamo messo motori lineari in molte più applicazioni auto.
A seconda della configurazione, puoi quasi ottenere una soluzione motore lineare per un costo inferiore a una cinghia. Hai il vantaggio di un motore lineare con l'unità diretta, il tempo di risposta rapido e nessun tasso di molla come la cintura ha un prezzo molto simile. Il rovescio della medaglia è che non hai quel vantaggio meccanico della cinghia e della puleggia/cambio per darti quella forza extra.
Lower andwnides - questo riassume davvero tutto. Considera l'applicazione attentamente, comprendi le tue esigenze, determina dove si trova la flessibilità. Una volta che sai come pensare ai tuoi compromessi, sarai in grado di prendere una decisione informata sul fatto che un motore lineare o una sorta di attuatore lineare soddisferà al meglio le tue esigenze.
Tempo post: 12-2023 giugno