מנועים לינאריים מתפשטים. הם נותנים למכונות את הביצועים הדימויים והדינאמיים הגבוהים ביותר.

מנועים לינאריים הם מהירים ומדויקים מאוד למיצוב, אך הם גם מסוגלים למהירות איטית ונוסחת קבועה לראשי מכונות ושקופיות, כמו גם מערכות כלים וטיפול חלקית. מגוון יישומים - ניתוח לייזר, בדיקת ראייה וטיפול בבקבוקים ומטען - משתמשים במנועים לינאריים מכיוון שהם אמינים ביותר, דורשים תחזוקה מועטה ושיפור מחזורי הייצור.

מהירות וכוח גבוהות יותר

מנועים לינאריים משולבים ישירות לעומס שלהם, המבטל שלל רכיבי צימוד - צימודים מכניים, גלגלות, חגורות תזמון, ברגי כדורים, כונני שרשרת, ומתלה ופינונים, אם נזכיר כמה. זה בתורו מקטין את העלויות ואפילו התנגשות. מנועים לינאריים מאפשרים גם תנועה עקבית, מיקום דיוק למאות מיליוני מחזורים ומהירויות גבוהות יותר.

מהירויות אופייניות הניתנות להשגה עם מנועים לינאריים משתנים: מכונות פיק והקמה (שעושים הרבה מהלכים קצרים) וציוד פיקוח שימושסטפרס ליניאריעם מהירויות ל- 60 in./sec; יישומי גזירה מעופפים ומכונות בחירה ומניחים שעושים מהלכים ארוכים יותרללא מברשות נטולות COGמנועים לינאריים למהירויות ל 200 in./sec; רכבות הרים, משגרי רכב ומובילי אנשים משתמשים ליניאריאינדוקציה של ACמנועים להשגת מהירויות ל -2,000 אינץ '/שניות.

גורם נוסף שקובע איזו טכנולוגיה לינארית-מוטורית היא הטובה ביותר: כוח הנדרש להעביר את עומס היישום. העומס או המסה יחד עם פרופיל ההאצה של היישום קובעים בסופו של דבר כוח זה.

כל יישום מציג אתגרים שונים; עם זאת, באופן כללי, מערכות העברה חלקיות משתמשות בטרחים לינאריים עם כוחות ל- 220 n או 50 קילוגרם; מוליכים למחצה, חיתוך לייזר, חיתוך סילון מים ורובוטיקה משתמשים במנועים נטולי COG ללא מברשות ל -2,500 N; מערכות מסוע משתמשות במנועי אינדוקציה ליניארית AC ל -2,200 N; וכלי העברת קו ומכונה משתמשים במנועים ללא מברשות ברזל לברזל ל 14,000 N. זכור כי כל יישום שונה ומהנדסי יישומי היצרן בדרך כלל מספקים סיוע בשלב מפרט זה.

גורמים אחרים מלבד המהירות והכוח קיימים. לדוגמה, מערכות מסוע משתמשות במנועי אינדוקציה ליניארית AC בגלל אורך הנסיעה הארוך שלהן, והיתרונות של קיום משני פסיבי ללא מגנטים קבועים. יישומים כמו ניתוחי עיניים לייזר וייצור מוליכים למחצה משתמשים ללא COG ללא מברשות לדיוק וחלקות הנסיעות.

פעולה בסיסית

מנועים לינאריים פועלים באמצעות אינטראקציה של שני כוחות אלקטרומגנט - אותה אינטראקציה בסיסית המייצרת מומנט במנוע סיבוב.

דמיין לחתוך מנוע סיבוב ואז לשטוח אותו: זה נותן מושג גס של הגיאומטריה של מנוע ליניארי. במקום לחבר עומס לפיר מסתובב למומנט, העומס מחובר למכונית נעה שטוחה לתנועה ליניארית וכוח. בקיצור, מומנט הוא ביטוי של עבודה שמנוע סיבוב מספק, ואילו הכוח הוא ביטוי של עבודה מוטורית ליניארית.

דִיוּק

הבה נבחן תחילה מערכת צעד סיבוב מסורתית: מחובר לפליטת כדורים עם מגרש של 5 סיבובים לאינץ ', הדיוק הוא בערך 0.004 עד 0.008 אינץ', או 0.1 עד 0.2 מ"מ. מערכת סיבובית המופעלת על ידי Servomotor מדויקת ל- 0.001 עד 0.0001 אינץ '.

לעומת זאת, מנוע ליניארי המשולב ישירות לעומס שלו מעניק דיוק שנע בין 0.0007 ל- 0.000008 אינץ '. שימו לב כי צימוד ופגיעה בורג כדורים אינם נכללים בדמויות אלה, ואלה משפילים עוד יותר את הדיוק של מערכות הסיבוב.

הדיוק היחסי משתנה: המדרכה הסיבובית הטיפוסית שאנו מפרטים כאן עדיין יכולה למקם במדויק עד קוטר שיער אנושי. עם זאת, Servos משפר את זה על ידי גורם של עד 80 פעמים, בעוד שמנוע ליניארי יכול להשתפר בזה - עד פי 500 פי 500 מקוטר השיער האנושי.

לפעמים תחזוקה ועלות (לאורך חיי הציוד) הם שיקולים חשובים יותר מאשר דיוק. מנועים לינאריים מצטיינים גם כאן: עלויות התחזוקה בדרך כלל יורדות עם השימוש במנועים לינאריים, מכיוון שחלקים ללא קשר משפרים את פעולת המכונה ומגדילים את הזמן הממוצע בין הכישלונות. בנוסף, התנגשות האפס של מנועים לינאריים מבטלת הלם, המרחיב עוד יותר את חיי המכונה. יתרונות אחרים: ניתן להגדיל זמן בין מחזורי התחזוקה, מה שמאפשר זרימה תפעולית רבה יותר. פחות תחזוקה ומעורבים אנשים משפרים את השורה התחתונה - רווח - ומפחיתים את עלות הבעלות על חיי הציוד.

יתרונות בהשוואה

יישומים דורשים תנועה לינארית. אם משתמשים במנוע סיבוב, אז יש צורך במנגנון המרה מכני כדי להמיר את הסיבוב לתנועה ליניארית. כאן, מעצבים בוחרים את מנגנון ההמרה המתאים ביותר ליישום תוך צמצום המגבלות.

• מנוע לינארי לעומת חגורה וגלגלת:כדי להשיג תנועה לינארית ממנוע סיבוב, גישה משותפת היא להשתמש בחגורה וגלגלת. בדרך כלל, כוח הדחף מוגבל על ידי חוזק מתיחת החגורה; התחלות מהירות ועצירות עלולות לגרום למתיחת חגורה ולכן תהודה, וכתוצאה מכך זמן התיישבות מוגבר. רוח מכנית, התנגשות ומתיחת חגורה מורידים גם את יכולת ההחזרה, הדיוק ותפוקת המכונה. מכיוון שמהירות וחוזרת הניתוק הם שם המשחק בתנועת סרוו, זו לא הבחירה הטובה ביותר. כאשר עיצוב עקבות חגורה יכול להגיע ל -3 מ 'לשנייה, הליניארי יכול להשיג 10 מ' לשנייה. ללא כל התנגשות או סתום, מנועים לינאריים ישירים עם הכונן הישיר מגבירים עוד יותר את יכולת ההחזרה והדיוק.
• מנוע לינארי לעומת מתלה ופניון:מתלה ופינונים מספקים יותר קשיחות ומכנית יותר מאשר עיצובים של חגורה ופולי. עם זאת, בלאי דו כיווני לאורך זמן מוביל לחסרי דיוק המפוקפקים וחסרי דיוק - החסרונות העיקריים של מנגנון זה. הפיגוע מונע משוב מוטורי לגלות את מיקום העומס בפועל, מה שמוביל לחוסר יציבות - ואילץ רווחים נמוכים יותר וביצועים כוללים איטיים יותר. בניגוד, מכונות המופעלות על ידי מנועים ליניאריים מהירות יותר ומתמקדות בצורה מדויקת יותר.
• מנוע לינארי לעומת בורג כדורים:הגישה הנפוצה ביותר להמיר סיבוב לתנועה ליניארית היא להשתמש בביצוע או בורג כדורים. אלה זולים אך יעילים פחות: ברגי עופרת בדרך כלל 50% ומטה, וברגלי כדורים, כ 90%. חיכוך גבוה מייצר חום, ובלאי לטווח הארוך מפחית את הדיוק. מרחק הנסיעה מוגבל מכנית. בנוסף, ניתן להרחיב את מגבלות המהירות הליניארית רק על ידי הגדלת המגרש, אך זה משפיל את רזולוציית המיקום; מהירות סיבוב גבוהה מדי יכולה גם לגרום לברגים לשוט, וכתוצאה מכך רטט. מנועים לינאריים נותנים נסיעה ארוכה ובלתי מוגבלת. עם מקודד בעומס, דיוק לטווח הארוך הוא בדרך כלל ± 5 מיקרומטר/300 מ"מ.

סוגי מנוע ליניאריים בסיסיים

מכיוון שישנן טכנולוגיות מנוע סיבוביות שונות, כך גם ישנם כמה סוגי מנוע ליניאריים: צעד, ללא מברשות וגיוס AC ליניארי, בין היתר. שימו לב כי טכנולוגיה לינארית משתמשת בכוננים (מגברים) בתוספת מיקום (בקרי תנועה) ומכשירי משוב (כגון חיישני אולם ומקודדים) הזמינים בדרך כלל בתעשייה.

עיצובים רבים נהנים ממנועים לינאריים בהתאמה אישית, אך בדרך כלל עיצובים של מניות מתאימים.

מנועים ליניאריים ללא מברשת ברזל מברשתמאופיינים על ידי למינציה מפלדה במעצר הנע כדי להעלות שטף מגנטי. לסוג מוטורי זה דירוגי כוח גבוהים יותר והוא יעיל יותר, אך שוקל פי שלושה עד חמש יותר ממנועים נטולי COG בגודל בהשוואה. הפלטה הנייחת מורכבת ממגנטים קבועים קוטביות לסירוגין קוטביות מחוברות על צלחת פלדה מגולגלת ניקל. למינציות הפלדה במעצר הנע, מגיבות עם זאת עם המגנטים על המשטח הנייח, המפתחים כוח "אטרקטיבי" ומציגים כמות קטנה של ריכוז או אדווה כאשר המנוע עובר משדה מגנט אחד למשנהו וכתוצאה מכך וריאציות מהירות.

מנועים אלה מפתחים כמות גדולה של כוח שיא, הם בעלי מסה תרמית גדולה יותר, וקבוע זמן תרמי ארוך-כך מתאימים ליישומי מחזור חובה גבוה, לסירוגין, הנעים עומסים כבדים מאוד, כמו בקווי העברה וכלי מכונה; הם מיועדים לנסיעות בלתי מוגבלות ועשויות לכלול מרסבים נעים מרובים עם מסלולי חפיפה.

מנועים ללא מברשות ללא מברשותיש מכלול סליל במעצר הנע ללא למינציות פלדה. הסליל מורכב ממבנה תמיכה חוט, אפוקסי ומבנה לא מגנטי. יחידה זו בהירה בהרבה במשקל. העיצוב הבסיסי מייצר כמות פחותה של כוח, ולכן מגנטים נוספים מוכנסים למסלול הנייח (סיוע להגדלת הכוח) והמסלול מעוצב עם מגנטים מכל צד של זה. ו

מנועים אלה מתאימים ליישומים הדורשים פעולה חלקה ללא ריכוז מגנטי, כגון סריקה או ציוד פיקוח. ההאצות הגבוהות יותר שלהם מועילות בבחירה ובמקום מוליכים למחצה, מיון שבבים, והלחמה ודבק. מנועים אלה מיועדים לנסיעות בלתי מוגבלות.

סטפרס ליניאריהיו זמינים זמן רב; הכעס המרגש מורכב מליבות פלדה למינציה מחוררות במדויק בשיניים, מגנט קבוע יחיד וסלילים שהוכנסו לליבה למינציה. (שימו לב ששני סלילים גורמים לדרך דו-פאזית.) מכלול זה מכוסה בדיור אלומיניום.

הפלטה הנייחת מורכבת משיניים חרוטות פוטוכימיות על מוט פלדה, קרקע וצפוי ניקל. ניתן לערום את זה מקצה לקצה באורך בלתי מוגבל. המנוע מגיע להשלים עם מסמך, מיסבים ופלאטן. הכוח האטרקטיבי מהמגנט משמש כטעינה מוקדמת למסבים; זה גם מאפשר להפעיל את היחידה במצב הפוך למגוון יישומים.

מנועי אינדוקציה של ACמורכב ממכסה שהוא מכלול סליל המורכב ממינצציות פלדה ופיתולי פאזה. הפיתולים עשויים להיות יחידים או תלת פאזי. זה מאפשר שליטה ישירה מקוונת, או שליטה באמצעות מהפך או כונן וקטורי. הפלטה הנייחת (המכונה צלחת תגובה) מורכבת בדרך כלל משכבה דקה של אלומיניום או נחושת הקשורים לפלדת גליל קר.

ברגע שמופעל סליל המוצא, הוא מקיים אינטראקציה עם צלחת התגובה ונעה. מהירויות גבוהות יותר ואורכי נסיעה בלתי מוגבלים הם נקודות החוזק של העיצוב הזה; הם משמשים לטיפול בחומרים, להובלים של אנשים, למסוע ושערי הזזה.

מושגי עיצוב חדשים

כמה מהשיפורים העדכניים ביותר בעיצוב יושמו באמצעות הנדסה מחודשת. לדוגמה, כמה מנועי צעד ליניאריים (שנועדו במקור לספק תנועה במישור אחד) משודדים כעת כדי לספק תנועה בשני מטוסים - לתנועת XY. כאן, המוצא המרגש מורכב משני תלמידים ליניאריים המותקנים באופן אורתוגונלי על 90 מעלות כך שהאחד מספק תנועת ציר X, והשני מספק תנועת ציר Y. ניתן גם למספר כוחות עם מסלולי מסלול חופפים.

במנועים דו-מישוריים אלה, הפלטפורמה הנייחת (או הפלטה) משתמשת בבנייה מורכבת חדשה לחוזק. קשיחות משופרת גם כן, ולכן הסטייה מופחתת ב- 60 עד 80% בהשוואה למודלי הייצור הקודמים. שטוח הפלטות עולה על 14 מיקרון לכל 300 מ"מ לתנועה מדויקת. לבסוף: מכיוון שלסטפלים יש כוח אטרקטיבי טבעי, מושג זה מאפשר להתקין את הפלאטן לפנים כלפי מעלה או הפוך, ובכך לספק צדדיות וגמישות ליישומים.

חידוש הנדסי נוסף - קירור מים - מרחיב את יכולת הכוח של מנועי אינדוקציה ליניאריים ב- 25%. עם הרחבת יכולת זו, כמו גם היתרון של אורך נסיעה בלתי מוגבל, מנועי אינדוקציה של AC מספקים ביצועים גבוהים ביותר עבור יישומים רבים: טיולי שעשועים, טיפול במטען ומובילי אנשים. המהירות משתנה (בין 6 ל -2,000 אינץ '/שניות) דרך כונני מהירות מתכווננים הזמינים כיום בתעשייה.

מנוע אחר כולל בית גלילי נייח עם חלק נע לינארי כדי לספק תנועה. החלק הנע יכול להיות מוט המורכב מפלדה לבושה נחושת, סליל נע או מגנט נע, כמו בוכנה בתוך צילינדר.

עיצובים אלה מספקים את היתרונות של מנוע ליניארי פלוס ביצועים דומים למפעיל ליניארי. היישומים כוללים קולונוסקופיות ביו -רפואיות, מצלמות עם מפעילי תריס ארוכים, טלסקופים הדורשים דעיכת רטט, ליטוגרפיה המתמקדת במנועים, הילוכים מתג גנרטורים שזורקים פורצים כדי להכניס גנרטורים ברשת, ולחיצה על אוכל - כמו כאשר חותמים טורטיות.

חבילות או שלבי מנוע ליניאריים מלאים מתאימים למיקום עומסי המשא. אלה מורכבים ממנוע, מקודד משוב, מתגי הגבלה ומנשא כבלים. אפשר לערום שלבים לתנועה רב-ציר.

יתרון אחד של שלבים לינאריים הוא הפרופיל התחתון שלהם, המאפשר להם להשתלב בחללים קטנים יותר בהשוואה למיצבים קונבנציונליים. פחות רכיבים גורמים לאמינות מוגברת. כאן המנוע מחובר לכוננים רגילים. בפעולה לולאה סגורה, לולאת המיקום סגורה עם בקר תנועה.

שוב, מלבד מוצרי מניות, עיצובים בהתאמה אישית ומומחיות שופעים. בסופו של דבר, עדיף לבחון את צרכי הציוד עם מהנדס יישומים כדי לקבוע את המוצר הליניארי האופטימלי המתאים לצרכי היישום.