線形モーターは増殖しています。それらは、マシンに絶対的な最高の精度と動的なパフォーマンスを提供します。

線形モーターは、ポジショニングが非常に迅速かつ正確ですが、マシンヘッドとスライド、ツールとパーツハンドリングシステムのゆっくりとした一定の横断速度も可能です。レーザー手術、視力検査、ボトルおよび荷物の取り扱いなど、さまざまなアプリケーションが線形モーターを使用し、非常に信頼性が高く、メンテナンスがほとんどなく、生産サイクルを改善するためです。

高速と力

線形モーターは荷重に直接結合され、機械的なカップリング、滑車、タイミングベルト、ボールスクリュー、チェーンドライブ、ラックとピニオンなど、多くの結合コンポーネントが排除されます。これにより、コストが削減され、バックラッシュが削減されます。また、線形モーターは、一貫した動き、数億サイクルの精密位置決め、および高速を可能にします。

線形モーターで達成可能な典型的な速度はさまざまです。線形ステッパー速度は60インチ/sec;飛行せん断アプリケーションと、より長い動きを使用するマシンを選択して配置するコグフリーのブラシレス200インチ/secの速度の線形モーター;ローラーコースター、車両ランチャー、および人々のムーバーはリニアを使用していますAC誘導2,000インチ/secまでの速度を達成するモーター。

どの線形モーターテクノロジーが最適かを決定するもう1つの要因：アプリケーション負荷を移動するために必要な力。荷重または質量とアプリケーションの加速プロファイルは、最終的にこの力を決定します。

各アプリケーションにはさまざまな課題があります。ただし、一般に、部品移動システムは、220 nまたは50 lbまでの力を持つ線形ステッパーを使用します。半導体、レーザー切断、水ジェット切断、およびロボット工学は、ブラシレスコグフリーモーターを2,500 Nに使用します。コンベアシステムは、線形AC誘導モーターを2,200 Nに使用します。トランスファーラインと工作機械は、アイアンコアブラシレスモーターを14,000 Nに使用します。各アプリケーションは異なることに注意してください。メーカーアプリケーションエンジニアは一般にこの仕様ステップで支援を提供します。

速度と力以外の要因が存在します。たとえば、コンベアシステムは、移動の長さと永久磁石のないパッシブセカンダリを持つことの利点のために、線形AC誘導モーターを使用します。レーザー眼科手術や半導体の製造などの用途は、移動の精度と滑らかさのためにブラシレスのコグフリーを使用します。

基本操作

線形モーターは、2つの電磁力の相互作用によって動作します。これは、回転モーターにトルクを生成するのと同じ基本的な相互作用です。

回転モーターを切ってから平らにすることを想像してください。これは、線形モーターのジオメトリの大まかなアイデアを与えます。トルクのために回転シャフトに負荷を結合する代わりに、荷重は線形の動きと力のために平らな移動車に接続されます。要するに、トルクは回転モーターが提供する作業の発現であり、力は線形モーター作業の発現です。

正確さ

最初に従来のロータリーステッピングシステムを考えてみましょう。1インチあたり5回転のピッチでボールスクリューに接続され、精度は約0.004〜0.008インチ、または0.1〜0.2 mmです。サーボモーターを搭載した回転システムは、0.001〜0.0001インチに正確です。

対照的に、その負荷に直接結合する線形モーターは、0.0007〜0.000008インチの精度を与えます。カップリングとボールスクリューの反発はこれらの数値に含まれておらず、回転システムの精度をさらに劣化させることに注意してください。

相対的な精度は変化します：ここで詳述している典型的な回転ステッパーは、人間の髪の直径内に正確に配置できます。とはいえ、サーボはこれを最大80倍に改善しますが、線形モーターはこれをさらに改善できます。これは、人間の髪の直径の500倍です。

時には、メンテナンスとコスト（機器の存続期間中）が正確さよりも重要な考慮事項です。ここでもリニアモーターは優れています。メンテナンスコストは、通常、線形モーターの使用とともに低下します。非接触部品は機械の動作を強化し、障害間の平均時間を増加させます。さらに、線形モーターのゼロバックラッシュはショックを排除し、機械の寿命をさらに拡大します。その他の利点：メンテナンスサイクル間の時間を増やすことができ、より多くの運用フローが可能になります。メンテナンスの減少と関与する人員は、収益を改善します - 利益 - を改善し、機器の寿命の所有コストを削減します。

比較された利点

アプリケーションでは線形の動きが必要です。回転モーターを使用する場合、回転を線形運動に変換するには、機械的変換メカニズムが必要です。ここで、デザイナーは、制限を最小限に抑えながら、アプリケーションに最も適した変換メカニズムを選択します。

• 線形モーター対ベルトとプーリー：回転モーターから線形運動を得るために、一般的なアプローチはベルトとプーリーを使用することです。通常、スラスト力はベルト引張強度によって制限されます。迅速なスタートと停止は、ベルトストレッチングを引き起こし、したがって共鳴する可能性があり、その結果、沈降時間が増加します。メカニカルウィンドアップ、バックラッシュ、およびベルトストレッチも、再現性、精度、およびマシンスループットを低下させます。スピードと再現性はサーボモーションのゲームの名前であるため、これは最良の選択ではありません。ベルトパリーの設計が3 m/秒に達することができる場合、線形は10 m/秒に達することができます。バックラッシュやウィンドアップなしでは、直接駆動線形モーターは再現性と精度をさらに高めます。
• 線形モーター対ラックとピニオン：ラックとピニオンは、ベルトとパリーのデザインよりも多くの推力と機械的剛性を提供します。しかし、時間の経過に伴う双方向の摩耗は、疑わしい繰り返しや不正確さにつながります。このメカニズムの主要な欠点。バックラッシュにより、モーターフィードバックが実際の負荷位置を検出し、不安定性につながり、より低いゲインと全体的なパフォーマンスの低下を強制します。対照的に、線形モーターを搭載したマシンはより速く、より正確に配置されます。
• 線形モーターとボールスクリュー：ロータリーを線形運動に変換する最も一般的なアプローチは、鉛またはボールスクリューを使用することです。これらは安価ですが、効率が低いです。通常、リードネジは50％以下、ボールスクリューは約90％です。高い摩擦は熱を生成し、長期摩耗は精度を低下させます。移動距離は機械的に制限されています。さらに、線形速度制限はピッチを増やすことによってのみ延長できますが、これは位置解像度を分解します。また、回転速度が非常に高いと、ネジが鞭をむち打ちし、振動を引き起こす可能性があります。エンコーダーが負荷にかかっている場合、長期の精度は通常±5 µm/300 mmです。

基本的な線形モータータイプ

異なる回転モーターテクノロジーがあるため、ステッパー、ブラシレス、線形のAC誘導など、いくつかの線形モータータイプもあります。リニアテクノロジーは、業界で一般的に利用可能なドライブ（アンプ）プラスポジショナー（モーションコントローラー）とフィードバックデバイス（ホールセンサーやエンコーダなど）を利用することに注意してください。

多くの設計は、カスタムリニアモーターの恩恵を受けますが、通常はストックデザインが適しています。

ブラシレス鉄コア線形モーター移動するフォーサーの鋼の積層が磁束をチャネルすることを特徴としています。このモータータイプは強制評価が高く、より効率的ですが、重量は3〜5倍のサイズのコグフリーモーターよりも3〜5倍高くなっています。固定プラテンは、ニッケルコールドロールスチールプレートに結合した多極交互極性永久磁石で構成されています。しかし、動いているforcerの鋼の積層は、静止したプラテンの磁石と反応し、「魅力的な」力を発達させ、モーターがある磁石場から別の磁石に移動すると少量のシックまたはリップルを示し、速度の変動をもたらします。

これらのモーターは、大量のピーク力を発達させ、熱量が大きく、熱時定数が長くなります。そのため、トランスファーラインや工作機械のように、非常に重い負荷を移動する高焦点の断続的なデューティサイクルアプリケーションに適しています。それらは無制限の旅行用に設計されており、重複する軌跡を備えた複数の移動プラトンを含めることができます。

ブラシレスコグフリーモーター鋼鉄の積層なしで動いているforcerにコイルアセンブリを用意します。コイルは、ワイヤ、エポキシ、および非磁性サポート構造で構成されています。このユニットの重量ははるかに軽いです。基本設計ではより少ない力が生成されるため、追加の磁石が固定トラックに挿入され（力を増やすため）、トラックはこのUの両側に磁石で覆われています。 。

これらのモーターは、スキャンや検査機器など、磁気接着なしで滑らかな動作を必要とするアプリケーションに適しています。より高い加速は、半導体のピックと場所、チップ選別、はんだと接着剤の分配に役立ちます。これらのモーターは、無制限の旅行用に設計されています。

線形ステッパー長い間利用可能です。移動するフォーサーは、歯で正確にスロットされた積層鋼のコア、単一の永久磁石、および積層コアに挿入されたコイルで構成されています。 （2つのコイルの結果、2相のステッピングが発生します。）このアセンブリは、アルミニウムハウジングにカプセル化されています。

固定プラテンは、鋼鉄のバー、地面、​​ニッケルメッキの光化学的にエッチングされた歯で構成されています。これは、無制限の長さでエンドツーエンドを積み重ねることができます。モーターには、Forcer、Bearings、およびPlatenが完備されています。磁石からの引力は、ベアリングのプリロードとして使用されます。また、さまざまなアプリケーションのためにユニットを逆位置で操作できるようになります。

AC誘導モーター鋼の積層と位相巻線で構成されるコイルアセンブリである師団で構成されています。巻線は、単一または三相のいずれかです。これにより、直接オンライン制御、またはインバーターまたはベクトルドライブを介した制御が可能になります。固定プラテン（反応プレートと呼ばれる）は、通常、アルミニウムまたは銅の薄い層で構成されており、コールドロールスチールに結合します。

Forcer Coilがエネルギーを与えると、反応プレートと移動します。高速と無制限の旅行の長さは、このデザインの強みです。それらは、物質的な取り扱い、人々のムーバー、コンベヤー、スライド門に使用されます。

新しいデザインの概念

最新の設計改善のいくつかは、リエンジニアリングによって実装されています。たとえば、いくつかの線形ステッピングモーター（元々1つの平面で動きを提供するように設計されています）は、XY動きのために2つの飛行機で動きを提供するように再設計されました。ここでは、移動師団は90°に直交する2つの線形ステッパーで構成されているため、1つはX軸運動を提供し、もう1つはY軸運動を提供します。重複する軌跡を備えた複数の強制係も可能です。

これらの2平面モーターでは、固定プラットフォーム（またはプラテン）は、強度のために新しい複合構造を利用しています。剛性も改善されるため、以前の生産モデルと比較して、たわみは60〜80％減少します。プラテンの平坦性は、正確な動きのために300 mmあたり14ミクロンを超えます。最後に：ステッパーには自然な引力があるため、この概念により、プラテンを上に向けるか反転させることができ、アプリケーションの汎用性と柔軟性を提供します。

別のエンジニアリング革新である水冷却 - は、線形AC誘導モーターの力能力を25％拡張します。この機能拡張機能と、無制限の移動長の利点により、AC誘導モーターは、娯楽の乗り物、手荷物の取り扱い、人々のムーバーなど、多くのアプリケーションで最高のパフォーマンスを提供します。現在、業界で利用可能な調整可能な速度ドライブを介して、速度は変動します（6〜2,000インチ/sec）。

さらに別のモーターには、動きを提供するための線形可動部分を備えた固定円筒形のハウジングが含まれています。可動部分は、シリンダー内のピストンのように、銅に覆われた鋼、移動コイル、または移動磁石で構成されるロッドです。

これらの設計は、線形モータープラスの利点を提供し、線形アクチュエータと同様に機能します。アプリケーションには、生物医学的大腸内視鏡検査、長いシャッターアクチュエーターを備えたカメラ、振動の減衰が必要な望遠鏡、リソグラフィーの集中モーター、発電機をオンラインにするためにブレーカーを投げるギアをスイッチする、食品を押すときのような食品が含まれます。

完全な線形モーターパッケージまたはステージは、ペイロードの配置に適しています。これらは、モーター、フィードバックエンコーダー、制限スイッチ、ケーブルキャリアで構成されています。マルチ軸の動きのためにステージを積み重ねることができます。

線形段階の利点の1つは、低いプロファイルです。これにより、従来のポジショナーと比較して小さなスペースに収まることができます。コンポーネントが少ないと信頼性が向上します。ここでは、モーターは通常のドライブに接続されています。閉ループ操作では、モーションコントローラーで位置ループが閉じられます。

繰り返しになりますが、在庫製品に加えて、カスタムデザインと専門デザインがたくさんあります。最終的に、アプリケーションエンジニアと一緒に機器のニーズを確認して、アプリケーションのニーズに適した最適な線形製品を決定することをお勧めします。