מנועים לינאריים הגדירו מחדש את מה שאפשר בבקרת תנועה עם ביצועים מהירים יותר, מדויקים ואמינים יותר בהשוואה למפעילים לינאריים מסורתיים ומונעים על ידי מנוע. המאפיין הייחודי של מנוע ליניארי הוא שהעומס מועבר ללא רכיבי העברת כוח מכניים. במקום זאת, הכוח הליניארי שנוצר על ידי השדה המגנטי של סליל המנוע משולב ישירות לעומס. זה מבטל מכשירים מכניים הממירים את התנועה הסיבובית לינארית, ובכך משפר את חיי המערכת, דיוק, מהירות וביצועים כוללים.

ככל שהביקוש גדל עבור מוגבר של התפוקה, איכות המוצר הגבוהה יותר, זמן פיתוח מהיר ועלויות הנדסה נמוכות יותר, אימוץ טכנולוגיית מוטורית ליניארית פופולרית יותר ויותר על ידי מינוף עיצובים מוטוריים ליניאריים מודולריים. הם נמצאים במטרולוגיה, מערכות חיתוך מדויקות, ציוד ייצור מוליכים למחצה ואלקטרוניקה, טיפול ברקלים, ליטוגרפיה, מערכות בדיקת ראייה, ציוד ומכשירים רפואיים, מערכות בדיקה, חלל והגנה, אוטומציה של פס הייצור, יישומי הדפסה ואריזה ויישומים רבים אחרים הדורשים תפוקה גבוהה ותנועה לינארית בעלת דיוק גבוה.

יש לעצב ולהרכיב את הרכיבים של תכנון מוטורי ליניארי ולהרכיב בתהליכים מדויקים וניתנים לחזרה. יישור נכון של חלקים אלה הוא קריטי ודורש מיומנות משמעותית של פרטי עיצוב ומיומנות הרכבה.

כיום הדור החדש של מנועים ליניאריים מודולריים שינה את המשחק. ניתן לבטל בקלות מנועים לינאריים מודולריים של סוהר על מערכת ומוכנים להפעלה מייד, ולהפחית משמעותית את זמן ההנדסה. מהנדסים יכולים כעת למנף את היתרונות העוצמתיים של טכנולוגיית מנוע ליניארית מודולרית לעיצובי המכונות שלהם בימים בלבד, לעומת חודשים ואף שנים.

תשעה רכיבים עיקריים כוללים מערכות מוטוריות ליניאריות:

1. צלחת בסיס
2. סליל מנוע
3. מסלול מגנטי קבוע (בדרך כלל מגנטים של ניאודימיום)
4. כרכרה המחברת את סליל המנוע לעומס
5. מסילות מיסב ליניאריות עליה מונחה את הכרכרה ומתחברות לבסיס
6. מקודד ליניארי למשוב מיקום
7. סיום עצירות
8. מסלול כבלים
9. מפוח אופציונלי כדי להגן על מסלול המגנט, המקודד והמסילות הליניאריות מפני זיהום סביבתי.

לולאת בקרה

יש לעצב ולהרכיב את הרכיבים של תכנון מוטורי ליניארי ולהרכיב בתהליכים מדויקים וניתנים לחזרה. יישור נכון של חלקים אלה הוא קריטי ודורש מיומנות משמעותית של פרטי עיצוב ומיומנות הרכבה. לדוגמה, המסלול המגנטי וסליל המנוע הנענים חייבים להיות שטוחים, מקבילים ומותקנים בפער אוויר מסוים ביניהם. הסליל הנע רוכב על עגלה המחוברת למסילות מיסב ליניאריות מדויקות מקבילות מעל המסלול המגנטי. מקודד המיקום עם סולם ליניארי וראש קריאה הוא חלק קריטי נוסף במנוע ליניארי הדורש נהלי יישור נאותים ועיצוב הרכבה חזק כדי לעמוד בהאצות של עד 5 גרם. עם מנועים לינאריים מודולריים, פרטים אלה כבר נחשבים ומונחים מראש מהקופסה.

מערכות מוטוריות ליניאריות מודולריות כמו זו המוצגת משמשות כאשר יש צורך בתנועה לינארית מדויקת, מהירה וניתנת לחזור. המערכת מהווה אלטרנטיבה למפעילי בורג כדור, חגורה ומפציצי מתלה ופינון.

בקרי תנועה מתוחכמים וכונני סרוו משמשים לשליטה על תנועת המנוע הליניארי. מנועים לינאריים מחזיקים יתרון מוגדר ביחס לקשיחות ותגובת התדרים. בטווחי תדרים מסוימים הם מציגים קשיחות העולה על ברגי הכדור המסורתיים על ידי גורם מדהים של 10 ומעלה. בעזרת תכונה זו, מנועים לינאריים יכולים להתמודד עם רוחב פס עם מיקום גבוה ורוחב לולאה עם דיוק מרשים, אפילו עם הפרעות חיצוניות. שלא כמו ברגי כדור, שלעתים קרובות נתקלים בתדרים מהדהדים בין 10 ל 100 הרץ, מנועים לינאריים פועלים בתדרים גבוהים יותר, ומציבים את התהודה שלהם הרבה מעבר לרוחב הפס של לולאת המיקום.

עם זאת, ישנו פיתרון הקשור להסרת העברת מכני. רכיבים מכניים, כמו ברגי כדור, מסייעים בהפחתת ההפרעות מכוחות המכונה, תדרים מהדהדים טבעיים או תנודות צולבות. חיסולם משאיר את המנועים הליניאריים החשופים ישירות לשיבושים כאלה. כתוצאה מכך, פיצוי על הפרעות אלה הופך לאחריות בקר התנועה ולהניע אלקטרוניקה, אשר חייבת להתמודד עם חזיתן-לפעול ישירות על ציר הסרוו. כאן נכנסים לתמונה אלגוריתמי תנועה מתוחכמים של לולאה סגורה של ימינו כדי לחסל תהודה ולספק שליטת לולאה ראויה לציון.

בתחום מפעילים לינאריים, מנועים לינאריים מספקים יכולת טכנית יוצאת דופן. היכולת של המנועים להפגין נוקשות מעולה ולפעול בתדרים גבוהים יותר מבדילה אותם מחלופות מסורתיות. על ידי התריסות תדרים מהדהדים ושמירה על דיוק גבוה אפילו בנוכחות שיבושים חיצוניים, מנועים לינאריים מציעים פיתרון משכנע.

עם זאת, היעדר העברה מכנית מחייב אסטרטגיות פיצויים חזקות כדי לנטרל הפרעות, מה שמבטיח את המשך הביצועים והאמינות של המערכת. תדרי דגימה של בקר תנועה עבור מהירות ולולאות מיקום מתחילות בדרך כלל במהירות של 5 קילו הרץ. ציר מנוע לינארי יכול להיות רוחב פס של לולאת מיקום פי חמישה עד עשרה מזה של ציר מונע מנוע סיבוב קונבנציונאלי, שם מקובלים תדרי 1 או 2 קילו הרץ. בקרי תנועה נוכחיים מסוימים יכולים לדגום שיעורים של 20 קילו הרץ ומעלה, המאפשרים בקרת משוב מהירה במיוחד ובקרת נתיב דו"כ במיוחד.

מכיוון שרוב היצרנים של מנועים לינאריים מודולריים הם גם מומחי בקרת תנועה וסרוו, גם אתגרי לולאת בקרה רבים ודאגות תהודה מכנית היו מחושבים היטב, ופתרונות וכלים ניתנים להפחתת אתגרים אלה.

יישום מנוע לינארי

צברתי ניסיון רב בעזרת מנועים לינאריים לפני שנים, כאשר צוות מהנדסים יוצא לפרויקט מהפכני: ליצור את מכונת חיתוך הלייזר הליניארית המוטורית הראשונה בעולם. השימוש במנועים לינאריים היה ההתאמה המושלמת לשבש את הענף, שכן טכנולוגיות מפעיל ליניאריות מסורתיות המונעות על ידי מנועי סרוו סיבוביים לא יכלו לספק את יכולות הביצועים הגבוהים שניתן להשיג עם מנועים ליניאריים.

יישום הטכנולוגיה לא היה משימה קלה. כאשר חפרנו בפרויקט, הבנו שהיישום שלנו נדרש למפרטי ביצועים מוטוריים ליניאריים שלא היו זמינים מסחרית. לא נרתע, החלטנו לתכנן מנועים לינאריים במיוחד ליישום שלנו.

התמודדנו עם אתגרים רבים, מכיוון שהיינו צריכים להעביר מערכת גנטרי של 1,000 פאונד בקצב מהיר של 2.5 מ 'לשנייה עם תאוצה של 1.5 גרם, כלומר היינו צריכים לתכנן מנוע ליניארי שיכול לייצר כוחות קיצוניים. הצוות שלנו התמיד, שפך אינספור שעות למחקר ופיתוח עד שהמציאנו סוף סוף מנוע ליניארי שיכול לעמוד בדרישות של מכונת חיתוך הלייזר שלנו. זה היה רגע גאה בו סוף סוף ראינו את המנועים הליניאריים שלנו בפעולה כעבור 14 חודשים, והניעו את מערכת הגאנטרי במהירות מדהימה, קלות ודיוק. הביצוע שהושג היה חסר תקדים. ראוי לשקול כמה מהר יותר יכול היה להשלים את מושג המכונה שלנו אם היו מנועים לינאריים מודולריים סוהרים אז היו זמינים אז.

הטכנולוגיה המוטורית הליניארית התפתחה מאוד מאז שיצאנו למסע עיצוב מוטורי ליניארי בשנות ה -90. עם הצגת עיצובים מודולריים חדשים, הפוטנציאל לחדשנות והתקדמות בעיצוב תנועה ומנועים ליניאריים גדול מתמיד. מנועים לינאריים מודולריים מגדירים מחדש את האפשר, עם יכולות בקרת תנועה מהירות יותר, מדויקות ואמינות יותר שניתן לפרוס במהירות כדי להועיל למגוון רחב של יישומים בענפים רבים.