ניתן לחשוב על מנוע ליניארי כמנוע סרוו סיבובי שנפרש ומונח שטוח כדי לייצר תנועה ליניארית ביסודו. מפעיל ליניארי מסורתי הוא אלמנט מכני הממיר את תנועת הסיבוב של מנוע סרוו סיבובי לתנועה בקו ישר. שניהם מציעים תנועה ליניארית אך עם מאפייני ביצועים שונים מאוד ופשרות. אין טכנולוגיה עדיפה או נחותה - הבחירה באיזו להשתמש תלויה באפליקציה. בואו נסתכל מקרוב.

כלל האצבע עבור מנועים ליניאריים הוא שהם זורחים ביישומים הדורשים תאוצה גבוהה, מהירויות גבוהות או דיוק גבוה. במטרולוגיה של מוליכים למחצה, למשל, שבה הרזולוציה והתפוקה הם קריטיים ואפילו שעה של השבתה יכולה לעלות עשרות אלפי דולרים, מנועים לינאריים מספקים את הפתרון האידיאלי. אבל מה לגבי מצב פחות תובעני?

בעיה מוקדמת עם מנועים לינאריים הייתה תחרותיות העלות. מנועים לינאריים דורשים מגנטים של אדמה נדירה, אשר מציגים את אחד הגורמים המגבילים לאורך השבץ. בטח, בתיאוריה, ניתן לסדר מגנטים כמעט בלי סוף, אבל במציאות, ממש מלבד האתגר של הבטחת קשיחות מספקת לאורך מהלך ארוך, העלויות עולות, במיוחד עבור עיצובים של ערוץ U.

מנועי ליבת ברזל יכולים ליצור את אותו כוח באמצעות מגנטים קטנים יותר מהעיצוב המקביל ללא ברזל, כך שאם שריר הוא הדרישה העיקרית ומפרטי הביצועים רפויים מספיק כדי לסבול הפרעה כלשהי בכוח גלגל השיניים וכתוצאה מכך לשגיאות מיקום או מהירות דינמיות, ליבת הברזל יכולה להיות הגישה הטובה ביותר. אם דרישות הביצועים משוחררות עוד יותר, בסדר גודל של מיקרון ולא ננומטר, אולי שילוב המפעיל הליניארי מספק את הפשרה המתאימה ביותר - בחר מפעיל ליניארי לאריזת תרופות, למשל, אבל מנוע ליניארי לרצף DNA של גילוי תרופות.

משך הנסיעה
למרות שקיימים הרבה חריגים, אורך המהלך האופטימלי עבור מנועים ליניאריים נע בין כמה מילימטרים למספר מטרים. נמוך מזה, אלטרנטיבה כגון כיפוף עשויה להיות יעילה יותר; למעלה, כונני רצועות ואז עיצובי מתלים הם כנראה הימורים טובים יותר.

אורך המהלך של מנועים לינאריים מוגבל לא רק על ידי עלות ויציבות הרכבה אלא על ידי נושא ניהול הכבלים. כדי ליצור תנועה, יש להפעיל את הכוח, מה שאומר שכבלי החשמל צריכים לנוע איתו לכל אורך המהלך. כבל בעל גמישות גבוהה ומסלולי המירוצים הנלווים הם יקרים, והעובדה שהכבלים הם נקודת הכשל הגדולה ביותר בבקרת תנועה בסך הכל מסבכת את הנושא עוד יותר.

כמובן, עצם טבעם של מנועים ליניאריים יכולים להניב פתרון חכם לבעיה זו. איפה שיש לנו את החששות האלה, נעלה את הכוח לבסיס הנייח ונניע את מסלול המגנט. כך, כל הכבלים מגיעים לכוח הנייח. אתה מקבל קצת פחות תאוצה ממנוע נתון כי אתה לא מאיץ סליל, אתה מאיץ מסלול מגנט, שהוא כבד יותר. אם היית עושה את זה עבור G's גבוה, זה לא היה טוב. אם באמת אין לך אפליקציה גבוהה G, זה יכול להיות עיצוב טוב מאוד.

Profeta מצטט מנועי סרוו לינאריים של Aerotech עם כוחות שיא הנעים בין 28 ל-900 פאונד, אבל גם כאן, העיצוב הבסיסי של מנועים ליניאריים מתאים לפתרונות ייחודיים שמציעים הרבה יותר. יש לנו לקוחות שייקחו את המנועים הליניאריים הגדולים ביותר שלנו, יחברו שישה מהם יחד וייצרו כמעט 6000 פאונד של כוח. אתה יכול לשים מספר כוחנים במספר מסלולים, לתקן אותם באופן מכני יחד, ולאחר מכן להעביר את כולם יחד כך שהם פועלים כמנוע אחד; או שאתה יכול לשים מספר כוחנים באותו מסלול מגנט ולהרכיב אותם על הכרכרה המחזיקה את המטען ולהתייחס אליהם כמנוע אחד.

מכיוון שאנו חיים בעולם האמיתי ואי אפשר להתאים את השינוי במדויק, ישנו קנס יעילות של כמה אחוזים לשלם עבור גישה זו, אך היא עדיין עשויה להניב את הפתרון הכולל הטוב ביותר עבור יישום נתון.

ראש בראש
מנקודת מבט של כוח, איך מנועים ליניאריים מצטברים לשילובי מנוע סיבובי/מפעיל ליניארי? יש חילופי כוח משמעותיים, אנו משווים מנוע ליניארי נטול חריצים ברוחב 4 אינץ', עם מוצר מונע ברגים ברוחב 4 אינץ'. למנוע הליניארי בעל שמונה הקוטבים שלנו יש כוח שיא של 40 פאונד (180 N) וכוח מתמשך של 11 פאונד (50 N). באותו פרופיל זה עם מנוע סרוו NEMA 23 והמוצר המונע בבורג שלנו, העומס הצירי המרבי הוא 200 ק"ג, כך שאם אתה מסתכל על זה כך, אתה מסתכל בעצם על הפחתה של פי 20 בכוח המתמשך.

התוצאות בפועל ישתנו בהתאם לגובה הברגים, קוטר הבורג, סלילי המנוע ועיצוב המנוע, הוא מהיר לציין, והן מוגבלות על ידי המסבים הציריים התומכים בבורג. מנוע ליבת ברזל ברוחב של החברה של החברה יכול לייצר 1600 פאונד של כוח צירי שיא לעומת 440 פאונד שמספק מוצר מונע ברגים ברוחב 6 אינץ', למשל, אבל כמות השטח המוותרת עליו היא ניכרת.

בפרפרזה על סיסמה פוליטית, זה היישום, טיפשי. אם צפיפות הכוח היא הדאגה העיקרית, אז מפעיל הוא כנראה הבחירה הטובה ביותר. אם האפליקציה דורשת היענות, למשל באפליקציה בעלת דיוק גבוה ותאוצה גבוהה כמו בדיקת LCD, כדאית החלפת טביעת הרגל לכוח כדי לקבל את הביצועים הדרושים.

שמירה על זה נקי
זיהום הוא נושא מרכזי לבקרת תנועה בסביבות ייצור ומנועים ליניאריים אינם יוצאי דופן. בעיה אחת גדולה בעיצוב מנוע ליניארי סטנדרטי היא החשיפה לזיהום, כגון חלקיקים מוצקים או לחות. זה נכון עבור עיצובים 'שטוחים' ופחות בעיה עבור עיצובים [ערוץ U].

זה מאוד קשה לאטום לחלוטין את הפתרון. אתה לא רוצה להיות בסביבה עם לחות גבוהה. אם אתה מתכוון להכניס מנוע ליניארי ליישום חיתוך בסילון מים, עליך להפעיל עליו לחץ חיובי ולוודא שהוא מוגן היטב מכיוון שהאלקטרוניקה של המנוע הליניארי נמצאת בדיוק שם עם ההפעלה.

במקרה של עיצובים של תעלות U, היפוך של U יכול למזער את הסיכוי לחדירת חלקיקים לתעלה, אבל זה יוצר בעיות ניהול תרמי שעלולות לפגוע בביצועים כתוצאה מהזזת המסה של מסילת המגנט לעומת הזזת המסה של הכוח . שוב, זה פשרה ושוב, היישום מניע את השימוש.

לא רק הסביבה יכולה להשפיע על המנוע הלינארי - המנוע הליניארי יכול ליצור בעיות עם הסביבה. שלא כמו עיצובים סיבוביים, המגנטים הגדולים ביחידות ליניאריות עלולים לזרוע הרס בסביבה הרגישה למגנטית, למשל במכונות הדמיית תהודה מגנטית (MRI). זה יכול להיות אפילו בעיה ביישום פרוזאי יותר כמו חיתוך מתכת. אתה מקבל את המגנטים בעלי הכוח הגבוה שמנסים למשוך כל אחד משבבי המתכת הללו אל מסלול המגנט, כך שמנועים ליניאריים לא יתפקדו היטב בסוגי יישומים אלה ללא הגנה מתאימה.

על יישומים אלה...
אז איפה האפליקציה המתוקה למנועים ליניאריים? מטרולוגיה, בתור התחלה, בתחומים כמו מוליכים למחצה, ייצור LED ו-LCD. גם הדפסה דיגיטלית של שלטים גדולים היא שוק צומח, וכך גם המגזר הביו-רפואי, ואפילו ייצור חלקים קטנים, הלקוחות שלנו מסדרים זוגות מנועים ליניאריים בתצורות גבונים למשימות הרכבה. אתה רוצה להשיג תפוקה רבה ככל האפשר של המוצר, אז התאוצה והמהירות הגבוהים שאתה יכול לקבל ממנועים אלה היא יתרון. דבר אחד שאנחנו עושים לאחרונה הוא ייצור תאי דלק; חיתוך סטנסיל הוא אחר.