モーションシステム設計の典型的な構成

線形運動は多くの移動機の中心であり、線形モーターの直接駆動の性質により、これらのアプリケーションの全体的な機械設計を簡素化できます。他の利点には、線形モーターが負荷に直接固定されるため、剛性の改善が含まれます。

これらのモーター（および必要な周辺コンポーネント）を統合することは気が遠くなるように思えるかもしれませんが、プロセスは5つの簡単なステップに分類できます。この段階的なプロセスに従って、マシンとロボットのビルダーは、外的な努力や複雑さなしに線形モーターの利点を享受できます。

1.モータータイプの決定：鉄のコアと鉄のないもの

最初のステップは、使用可能なタイプから線形モーターを選択することです。

鉄コアモーター：鉄コアモーターは最も一般的で、一般的な自動化アプリケーションに適しています。アイアンコアとは、鉄コアの積層で構成されるこのモーターのコイル構造を指します。典型的な構成は、片面の固定磁石トラックと移動モーターコイルまたはフォーサーで構成されています。鉄のコアは、生成されたスラスト力を最大化し、コイルと磁石の間に磁気引力力を作成します。

この磁気引力力を使用して、線形モーションベアリングをプリロードすることにより、線形ガイダンスシステムの剛性を効果的に高めることができます。磁気プリロードは、減速を改善し、沈殿させることにより、システムの周波数応答を高めることもできます。

一方、アトラクション力は、サポートメンバーと線形ベアリングによる負荷容量の増加によって適切にサポートされなければなりません。これにより、マシンの機械的設計の自由が低下する可能性があります。

2番目の鉄コア線形モーター構成は、移動コイルの両側に配置された固定磁石トラックのペアで構成されています。この特許取得済みの建設は、断面領域ごとに最高の力を供給しながら、磁気引力の効果を無効にします。バランスの取れた設計により、ベアリング負荷が減少し、より小さな線形モーションベアリングの使用が可能になり、ベアリングノイズが減少します。

MotionsystemDesign Com Motors Drives 0111利点は、鉄のない線形モーターも存在します。これらのモーターにはコイルに鉄がないため、モーターメンバー間に魅力はありません。

最も一般的な鉄のないタイプはUチャネルです。2つの磁気トラックが結合され、モーターコイル（またはforcer）が移動するチャネルを形成します。このモーターは、低速のリップルと高加速度を必要とするアプリケーションに最適です。鉄のない構造のゼロ誘導力とゼロギングの性質は、トルクの波紋を最小限に抑えます。コイルが比較的軽量であるため、加速度が増加します。

2番目の鉄のない構成は、シリンダーの形式です。磁石はステンレス鋼のチューブ内に積み重ねられ、モーターコイルはシリンダーの周りを移動します。この構成は、Ballswersを交換するときに適しています。これは、ほぼ同じエンベロープではるかに高速と位置決めの精度を生成するためです。

コイルのサイジングとトラックの長さ

構成に関係なく、すべての線形モーターコイルは、適用荷重、ターゲット移動プロファイル、デューティサイクル、精度、精度、サービス寿命、およびオペレーティング環境など、アプリケーション要件に合わせてサイズを立てる必要があります。ヒント：特定のアプリケーションに最適なモータータイプとサイズを選択するために、リニアモーターメーカーとサイジングソフトウェア（多くの場合無料）から技術サポートを登録します。

マグネットトラックセクションはいくつかの長さで提供され、ターゲットの移動長を達成するためにエンドツーエンドを積み重ねることができ、総マグネットの長さは実質的に無限です。設計を簡素化し、コストを削減するには、メーカーから利用可能な最長のマグネットトラックセクションを使用することをお勧めします。

2。エンコーダーを決定します

線形モーターシステムを設計するときの2番目のステップは、線形エンコーダーの選択です。最も一般的なのは、光学または磁気の読み取りヘッドセンサーを備えた増分線形エンコーダです。アプリケーションに必要な解像度と精度を持つエンコーダー、およびマシン環境に適したエンコーダーを選択します。

エンコーダーフィードバックは、通常、正弦波アナログまたはデジタルパルストレインのいずれかを介してサーボアンプに送り返されます。もう1つのオプションは、高速シリアルエンコーダーフィードバックです。データレートが高く、ビット解像度が高く、ノイズ免疫が大きく、ケーブルの長さが長くなり、包括的なアラーム情報が提供されます。

シリアル通信は2つの方法で接続します。

アンプと互換性のあるシリアルエンコーダープロトコルを備えたエンコーダーでは、アンプとエンコーダー間の直接通信が可能です。

エンコーダーにシリアル出力がない場合（またはシリアル出力プロトコルがアンプと互換性がない場合）シリアルコンバーターモジュールを使用できます。この場合、モジュールはエンコーダーからのアナログ信号をホールセンサー信号とともに受け入れ、アナログ信号を細分化し、この信号データをセルボ増幅器にシュタルに送信します。ホールセンサーデータは、PowerUpで使用され、エンコーダーフィードバックを確認します。

いくつかの線形エンコーダーメーカーは、サードパーティアンプメーカーからの独自のプロトコルを含む、さまざまなシリアル通信プロトコルをサポートする絶対線形エンコーダーを提供しています。

3.アンプを選択します

設計プロセスの3番目のステップは、サーボアンプの選択です。アンプは、モーターに基づいて正しくサイズにしている必要があります。

プラグアンドプレイは、サーボモーターとアンプの両方を作成するサプライヤーによってのみ提供できる機能です。一部のサプライヤーは、スタートアップ時間を短縮し、適切な構成を確保するためにプラグアンドプレイを提供します。

一部のサーボアンプは、自動モーター認識とチューニングレスモードを備えており、サーボシステムをチューニングする必要性を排除します。このソフトウェアを使用すると、モーター仕様（過負荷特性を含む）が、PowerUpのモーターからサーボアンプに自動的にアップロードされます。これにより、モーター仕様を入力するときに潜在的なユーザーエラーが削除され、モーターの暴走のリスクとフェージングエラーが事実上排除されます。

4.サポートメンバーとベアリングを選択します

2つの最終的な設計ステップは、線形モーターシステムの設計を完成させるために手をつないで行きます。4番目のステップは、線形モーションベアリングシステムを選択することであり、5番目はサポートメンバーを設計することです。

ほとんどの線形モーターアセンブリには、コイルとマグネットトラックの間のモーター間ギャップ距離と、エンコーダーの間のギャップ距離がヘッドと線形スケールの間のギャップ距離の2つの重要なアライメントがあります。囲まれた線形エンコーダーを選択すると、後者の基準が排除されます。

ヒント：

線形モーションベアリングは、ギャップ許容度を満たすのに十分な精度を提供する必要がありますが、サポートメンバーはコンポーネントを適切にスペースにし、線形ベアリングとエンコーダーの並列性要件を満たすように設計する必要があります。

これらの基準が満たされると、ベアリングとサポートメンバーの選択と設計は、最終的にマシンのパフォーマンス要件に依存します。高精度と精度を必要とするアプリケーションには、高解像度と高精度エンコーダーと高精度の線形ベアリングが必要です。

これらのベアリングをサイジングするときは、鉄コア線形モーターに関連するペイロードと磁気引力を説明します。多くの場合、線形ベアリングとマグネットトラックのサポートメンバーは、マシンフレームに不可欠です。