סקור חמישה קישורים בשרשרת האלמנטים העיצוביים כה קריטיים להפעלה מדויקת.

מערכת תנועה לינארית חזקה רק כמו הקישורים המתפשרים ביותר בשרשרת האלמנטים המכניים והאלקטרומכניים שלה. הבנת כל רכיב ותכונה (והשפעתו על תפוקת העיצוב) משפרת את ההחלטות ואת הסיכויים שהעיצוב הסופי עומד במלואו בדרישות היישום. אחרי הכל, ניתן לאתר את התנגשות המערכת, הדיוק והיבטי הביצועים האחרים לאלמנטים בתכנון וייצור של בורח, אגוז אנטי-גב, צימודים, מנוע ואסטרטגיית בקרה.

עבודה עם ספקי תנועה לינארית בעלי מומחיות בכל קישורי העיצוב היא הדרך הטובה ביותר להשיג ביצועי עיצוב מובילים. בסופו של דבר, מערכות בקרת תנועה מותאמות הן כמו מכונית ספורט בעלת ביצועים גבוהים, כל האלמנטים שלה מאוזנים היטב ... שעבורו המנוע בגודל הנכון + תיבת הילוכים הנכונה + הצמיגים הנכונים + תכונות בקרה נהדרות (כגון בלמי אנטילוק ובקרת משיכה) = נהדר ביצועים.

שקול כמה דוגמאות לעיצובים הדורשים ביצועים עליונים. בסוגים מסוימים של הדפסת תלת מימד, רזולוציות השכבה נדחפות עד 10 מיקרומטר לשכבה. במכשירים רפואיים, יחידות המחלקה חייבות להוציא תרופות מצילות חיים ולמינון בקרה למיקרוליטר. ניתן לראות את אותו סוג של דיוק הדוק בציוד אופטי וסריקה, ציוד עיבוד שבב וושלל בענף המוליכים למחצה ובמרחב האוטומציה של המעבדה.

רק עיצובים של תנועה לינארית שנבנתה בגישה הוליסטית לבחירת רכיבים ואינטגרציה יכולים לספק את דרישות הביצועים הגבוהות יותר והמתמיד. לעתים קרובות הפיתרון המתאים ביותר לבנייה אלה הוא בורג ואום מונע מנוע עם ארכיטקטורת בקרה מתאימה. אז בואו נשקול שיקולים מרכזיים ומאפייני ביצועים עבור כל קישור בסוג זה של הרכבה לינארית.

קישור ראשון: איכות של בורג עופרת ואגוז

ברגי עופרת קיימים כבר עשרות שנים בצורות שונות עם מגוון של עיצובים וחומרים של אגוזים. במשך חלק גדול מאותה תקופה, המכונות ששימשו לייצור בורדי עופרת הותאמו ידנית - הגבלת האיכות ליכולת המכונה ורמת המיומנות של המפעיל. מרבית היצרנים כיום עדיין משתמשים בסוג זה של ציוד, אך תהליכים אוטומטיים מודרניים לוקחים את איכות הברזל לשלב הבא.

לדוגמה, פעולות מסוג זה משתמשות במאמץ מבוקר CNC, התאמת שיפוע ובקרות לחץ לתהליך הגלילה כדי להניב את צורות חוט הברזל העקביים ביותר. גימור פני השטח של בורדי עופרת אלה הוא חלק בעקביות ונטול שחיקות פני השטח שיכולות לקרוע באגוזי פולימר ... לדיוק מערכת וחיים חסרי תקדים.

יחד עם זאת, טכניקות מטרולוגיה ובדיקה מתקדמות המתחקות אחר צורתם וצורתם של חוטי בורג עופרת מראים תוצאות במדיקות עופרת נקודה לנקודה, אשר טובות פי שלושה מאלה של שיטות ידניות מסורתיות. זה מחזיק בעקביות דיוק עופרת למטה ל 0.003 in./ft לאורך אורך בורג.

עבור יישומים מסוג תחבורה הנעים נקודת אובייקט כלשהי להצביע על ציר, השיטה המסורתית לבדיקת דיוק עופרת כל 300 מ"מ או שישה אינץ 'מתאימה. אך עבור יישומי הדיוק הגבוהים ביותר, הדיוק של כל חוט פיר הוא רלוונטי. סטייה מהגיאומטריה המתאימה לחוט ידועה בשם שיכרות החוט.

ציוד ייצור אוטומטי של CNC, תהליכים ושיטות בדיקה מפורטות מייצרים שליטה ואיכות הדוקים יותר כך שהנקודה הגבוהה והנמוכה בתוך חוט אינדיבידואלי מראים דיוק תת-טוטציה משופר מאוד-במילים אחרות, פחות שיכור. זה בתורו מסייע בברגי מובילים להחזיק את יכולת ההחזרה של מיקום על פני סיבוב בודד ל -1 מיקרומטר. זהו מדד ביצועים קריטי במיוחד ביישומים כמו עיבוד פלים יקרים ושבבים לתעשיית המוליכים למחצה ופיזור במדויק תרופות במשאבת מזרק.

לאחר גלגול חוטים, ספקי בורג מתקדמים מיישרים פירי בורג עם אוטומטית כדי למזער שגיאות והפסקת פיצוי העלולות לגרום לרטט, רעש ובלאי בטרם עת. ישר בברגים הוא קריטי מכיוון שכל שגיאה מודגשת כאשר היא מורכבת עם המנוע. לעומת זאת, שיטות מסורתיות (ידניות) ליישרת בורג יכולות לייצר אפקט שלג שלג בגיאומטריה של פיר הברגים-בצורה של קשת יחידה או קשתות מרובות המבקשות סביב ציר הפיר הארוך. שוב, יישור ובדיקה אוטומטית מבטלים שגיאות אלה וכתוצאה מכך ביצועי בורג יציבים.

השלב האחרון בייצור ברגי עופרת הוא יישום של ציפוי PTFE. רק גימור חלק עקבי מספק ביצועים ארוכים וביצועי המערכת. יישום לא עקבי של ה- PTFE (הנובע מסביבת ציפוי תת -אופטימלית או ציוד) יכול לדרבן בור, סדקים, בועות, מתקלפות או חספוס פני השטח הגורמים בלאי בטרם עת באגוז ולחיי ההרכבה המקוצרים.

קישור שני: אינטראקציה של האום והברג

אגוזי אנטי-גב מסורתיים משתמשים בעיצוב רב-חתיך הדורש מעיין סליל כדי להזיז קולט באופן לינארי לאורך האום כדי לסגור את האצבעות ולשלוט בהתאמה בין בורג לאום.

בעיות התורמות לכישלון בעיצובים אלה הן הכוח הספורדי והמשתנה של הקפיץ, החלקה על הקולט על האום, ולחץ משתנה כמו חומר האגוז לובש. לעומת זאת, אגוז אלטרנטיבי אחד שנועד לספק כוח קבוע כולל עיצוב מפושט עם שני חלקים המיישם לחץ על אצבעות האגוז בצורה רדיאלית שהוא הכיוון הדרוש לשליטה על פינוי או משחק בין האום לבורג.

קחו בחשבון את עיצוב האביב והקולט הקונבנציונאלי לקולט לאגוז בורג עופרת נגד גב. כאן, קפיץ סליל כוח משתנה מייצר כוח צירי המומר לכוח רדיאלי באמצעות הפרעות מכניות. העיצוב מסתמך על רכיבים מעוצבים בהזרקה כדי להחיל כוח באופן שווה על האצבעות. בדיקת Benchmark מאשרת כי טעינה מראש משתנה באופן דרמטי ב -1,000 המחזורים הראשונים.

לעומת זאת, אגוזי בורח אנטי-גב קבועים בכוח קבועים מספקים ביצועי התנגשות שהם טובים פי שניים עד ארבעה מעיצובים קונבנציונליים כפי שאושרו על ידי בדיקת ה- FDA של הלקוח של Lab Automation. עיצוב קפיץ כוח קבוע מבטיח עומס מראש עקבי לאורך חיי הציר. חומר אגוז סיכה עצמית עם PTFE לשומן ויעילות משופרת.

אחד היתרונות הגדולים ביותר של אגוזי בורח אנטי-גביים בכוח קבוע הוא יכולתם להיות מכוונת ליישום עם התאמות לאביב ולפרמטרים אחרים. כוונון זה מאפשר אופטימיזציה של טעינה מוקדמת, התנגשות, גרירת כוח ורווח ריצה כדי לעמוד במפרט הנדרש. ניתן לבדוק כל שילוב של בורג ואגוזים, יחד עם כל מכלול מנוע ומנוע בורג מלא, עבור כל אחד ממאפייני הביצועים הללו במהלך האימות והבדיקה הסופית.

קישור שלוש: חיבור צמוד או ישיר לנהיגה

הקישור הבא בשרשרת הוא כיצד הבורג מתחבר למנוע. ישנן שלוש דרכים בסיסיות שניתן להשיג זאת.

הראשונה היא השיטה המסורתית ביותר בה מוצג מצמד למכלול כמרכיב בין הבורג למנוע הבנוי עם פיר הרבעה מאריך תכנון זה דורש יותר מקום לאורך המצמד וכל דיור התקשרות קשורה, והוא גם יכול ליצור בעיות יישור. בשל המספר המוגבר של הרכיבים, קשה יותר לשמור על הכל בקו המרכזי. אם אחד או יותר מהרכיבים אינם מחוץ לעגול או ליישור, התוצאה יכולה להיות אפקט מסוג CAM המשפיע מאוד על הביצועים ועל חיי המערכת.

השיטה השנייה מכניסה את הבורג לשעמם מחודד כדי לאבטח אותו באופן מכני במקומו (מהגב) עם בורג. הרכבה כזו נפוצה במנועים שידרשו תחזוקה תכופה - ושיטה מהירה לפירוק והרכבה מחדש. החיסרון הוא שקשה להחזיק את היישור ויכול לדרבן אפקט שלג שלג המגביר אי דיוקים לאורך אורך הבורג. בנוסף, התנודדות של שלג זה בבורג יוצרת נקודות בלאי שיכולות לדרבן את הצורך בתחזוקה וכישלון במערכת מוקדמת.

השיטה השלישית היא התאמה ישירה של הבורג לפיר חלול בתוך המנוע ומדבק את הבורג עם ריתוך לייזר בגב המנוע. שיטה זו מבטיחה את המעורבות המרבית בהתאמת הבורג עם המנוע וכתוצאה מכך יישור הדיוק הגבוה ביותר האפשרי. במקרים מסוימים, הריתוך עשוי להיות מוחלף בדבק תעשייתי שיוצר קשר קבוע בין הבורג למנוע. שיטת הרכבה זו מספקת גם את רמת הדיוק הגבוהה ביותר על ידי מתן הכמות הנמוכה ביותר של Runtut בבורג וכתוצאה מכך חיים מורחבים ומזעור הצורך בתחזוקה.

מיטוב יישור בורח, אגוזים ומיישור צימוד מאריכים את חיי המערכת כולה. בתור קו בסיס להשוואה עם אלמנטים אחרים במערכת, בדיקה במגוון אוריינטציות עם לידים שונים, ועם מגוון עומסים ומהירויות. התוצאות הראו את חיי הנסיעה העולים על החיים הסטנדרטיים הנושאים את חיי ה- L10 פי 40.

במילים אחרות, הגדרות בורג מוטורי ומובילים מסורתיים כוללים מספר רכיבים הדורשים הרכבה וקשה ליישר אותם. הם מציגים ערימת משחק וסובלנות המשפילים את הדיוק ומגדילים את הפוטנציאל לכישלון. ספירת רכיבים גבוהה גם מייצרת עלות הרכבה גבוהה יותר. אולם הגדרות מפעילים ליניאריים היברידיים משולבים כוללים בורג לידים מיושר ותוקן ישירות עם המנוע - עבור פחות רכיבים. זה גורם לקשיחות רבה יותר, דיוק ואמינות ... כמו גם ערך עיצוב כולל.

קישור ארבע: בחירת סוג מנוע ועיצוב

מפעילים לינאריים מגיעים עם בחירה של אפשרויות מוטוריות, כאשר הבחירות המוטוריות הנפוצות ביותר הן צעד לולאה פתוח, גרסת לולאה סגורה באמצעות בקרת רכוב על לוח או צעד חכם עטוף תעשייתי, ולבסוף מנוע DC (BLDC) ללא מברשות. לכל אחד מהם הצעת ביצועים משלה או מהירויות ויכולות עומס, וכל אחד מהם מגיע גם עם מערך היתרונות והחסרונות שלהם סביב עלות, שילוב, שליטה ועוד שאנו מכסים בהמשך.

ההשפעה הגדולה ביותר על ביצועי התנועה הליניארית של מנוע דורשת מבט מתחת למכסה המנוע בעיצוב הפנימי של המנוע. מנועים טיפוסיים לשימוש כללי משתמשים במכונת כביסה גלי כדי להחזיק מסבים וההרכבה במקום. זה בדרך כלל מספיק ליישומי סיבוב ולעיתים קרובות ניתן ליישם אותו גם ליניארי. עם זאת, מכונות כביסה גלי אכן מספקות כמות של תאימות בתוך המנוע שיכול לדרבן כמויות קטנות של משחק צירי או ליניארי המתורגמים לאי דיוקים של מיקום ליניארי.

כדי להקל על זה, ניתן לשנות את אחד משני האלמנטים או שניהם בעיצוב. ניתן להכניס מיסבים גדולים יותר כדי להגדיל את יכולת עומס הדחף של המכלול, וניתן להוסיף ולהתאים אגוז ברגים למפרט מומנט שנקבע מראש כדי להוציא את המחזה מהמערכת.

קישור חמש: בחירת אפשרויות בקרה

הקישור הסופי שמושך את כל האלמנטים יחד הוא כיצד יש לכוון ולשליטה על התנועה הליניארית הפיזית. באופן מסורתי זה יזדקק למספר חלקים נפרדים כולל מגבר ובקר. כל אחד מהם יזדקק לארון ולחומרה המשויכת, החיווט, המקודד והחיישנים לצורך משוב. מערכים אלה יכולים להיות מסובכים ומסורבלים להתקנה, לפתור בעיות ולהפעיל.

הופעתם של פתרונות מוטוריים חכמים מחוץ למדף שימשה לפשט את החיווט ולהפחתת מספר המחברים והחיישנים הקשורים להשגת ביצועים ובקרה של סוג שלב-סרוג. זה מספק חיסכון בעלויות בזכות ספירת רכיבים נמוכה יותר כמו גם פחות זמן ועבודה הקשורים להתקנה. מנועים אלה מגיעים גם בחבילות מתועשות המורכבות מראש החותמות ומגנות על הלוח ושליטה מפני שימוש לרעה או זיהום עם דירוגים ל- IP65 או IP67.

כאשר יישום דורש תכונות מותאמות אישית ספציפיות, יש שיקולי שטח וגודל ממוזער, או עלות נמוכה הוא מנהל התקן קריטי, בקרת לוח רכוב על מנוע IP20 מותאמת אישית IP20 היא אפשרות שימושית. זה נכון במיוחד ליישומים גדולים בנפח המונחים בבתים או ציוד מסוגננים. מפעילים כאלה מעניקים את היתרונות של מנועים חכמים (בדרך כלל בחיסכון משמעותי בעלויות) ובקרה נמצאת ממש במנוע לקבלת תקשורת קלה ומהירה יותר עם המאסטר או PLC.