Configuração típica do design do sistema de movimento

O movimento linear é central para muitas máquinas em movimento, e a natureza de tração direta dos motores lineares pode simplificar o design geral da máquina nessas aplicações. Outros benefícios incluem melhor rigidez, porque os motores lineares são fixados diretamente na carga.

A integração desses motores (e os componentes periféricos necessários) pode parecer assustadora, mas o processo pode ser dividido em cinco etapas simples. Após esse processo passo a passo, permite que os construtores de máquinas e robôs colherem benefícios lineares-motores sem esforço ou complexidade estranhos.

1. Determine o tipo de motor: núcleo de ferro versus sem ferro sem ferro

A primeira etapa é selecionar o motor linear dos tipos disponíveis.

Motores de núcleo de ferro: os motores de núcleo de ferro são mais comuns e adequados para aplicações gerais de automação. O núcleo de ferro refere-se à construção da bobina deste motor, que consiste em laminações de núcleo de ferro. Uma configuração típica consiste em uma pista de ímã estacionária de um lado e uma bobina de motor ou forcer em movimento. O núcleo de ferro maximiza a força de impulso gerada e cria uma força de atração magnética entre a bobina e os ímãs.

Essa força de atração magnética pode ser usada para aumentar efetivamente a rigidez do sistema de orientação linear, pré -carregando os rolamentos de movimento linear. A pré -carga magnética também pode aumentar a resposta de frequência do sistema, melhorando a desaceleração e a sedimentação.

Por outro lado, a força de atração deve ser adequadamente suportada pelo aumento da capacidade de carga de membros de apoio e rolamentos lineares. Isso pode degradar a liberdade de design mecânico da máquina.

Uma segunda configuração linear-motor de núcleo de ferro consiste em um par de faixas de ímã estacionárias colocadas em ambos os lados da bobina em movimento. Essa construção patenteada nega os efeitos da atração magnética enquanto oferece mais força por área transversal. O design equilibrado reduz a carga do rolamento, permitindo o uso de mancais de movimento linear menores e diminuindo o ruído do rolamento.

MOTIONSYSTEMDESIGN COM MOTORS DIRSES 0111 MOTORES DE VANTAGENS CORREIRO: Motores lineares sem ferro também existem; Esses motores não têm ferro em suas bobinas; portanto, não há atração entre os membros do motor.

O tipo mais comum de ferro é o canal U: duas faixas magnéticas são unidas para formar um canal no qual a bobina do motor (ou forcer) se move. Este motor é ideal para aplicações que requerem ondulação de baixa velocidade e alta aceleração. A força de atração zero e a natureza de carga zero da construção sem ferro minimizam a ondulação de torque; A aceleração é aumentada porque a bobina é relativamente leve.

Uma segunda configuração sem ferro está na forma de um cilindro. Os ímãs são empilhados dentro de um tubo de aço inoxidável e a bobina do motor se move ao redor do cilindro. Essa configuração é adequada ao substituir os parafusos de bola, pois produz velocidades muito mais altas e precisão de posicionamento no mesmo envelope.

Dimensionamento de bobinas e comprimento da pista

Independentemente da configuração, todas as bobinas lineares-motoras devem ser dimensionadas para requisitos de aplicação: Carga aplicada, perfil de movimentação de destino, ciclo de trabalho, precisão, precisão, vida útil e ambiente operacional. DICA: Alistar suporte técnico de fabricantes de motores lineares e software de dimensionamento (que geralmente é gratuito) para selecionar o melhor tipo de motor e tamanho para um aplicativo específico.

As seções de pista de ímãs são oferecidas em vários comprimentos e podem ser empilhadas de ponta a ponta para atingir o comprimento da viagem alvo, com o comprimento total do ímã sendo praticamente ilimitado. Para simplificar o design e reduzir os custos, é melhor usar as seções de faixa de ímã mais longa disponíveis no fabricante.

2. Decida sobre um codificador

A segunda etapa ao projetar um sistema de motor linear é a seleção do codificador linear. Os mais comuns são os codificadores lineares incrementais com sensores de cabeça de leitura óptica ou magnética. Selecione um codificador com a resolução e precisão necessárias para o aplicativo e que seja adequado para o ambiente da máquina.

O feedback do codificador é normalmente enviado de volta ao amplificador servo por meio de um analógico sinusoidal ou de um trem de pulso digital. Outra opção é o feedback do codificador serial de alta velocidade-fornecendo taxas de dados mais altas, maior resolução de bits, maior imunidade ao ruído, comprimentos mais longos de cabos e informações abrangentes sobre alarme.

As comunicações em série se conectam de duas maneiras.

A comunicação direta entre o amplificador e o codificador é possível com os codificadores com um protocolo de codificador serial compatível com o amplificador.

Onde um codificador não possui saída serial (ou onde o protocolo de saída serial é incompatível com o amplificador), um módulo de conversor serial pode ser usado. Nesse caso, o módulo aceita um sinal analógico do codificador junto com o sinal do sensor de salão, subdivide o sinal analógico e transmite esses dados de sinal em série ao amplificador do servo. Os dados do sensor Hall são usados ​​no PowerUp e para verificar o feedback do codificador.

Vários fabricantes de codificadores lineares agora oferecem codificadores lineares absolutos que suportam uma variedade de protocolos de comunicação serial, incluindo protocolos proprietários de fabricantes de amplificadores de terceiros.

3. Escolha o amplificador

O terceiro passo no processo de design é a seleção do amplificador servo. O amplificador deve ser dimensionado corretamente com base no motor.

O Plug and Play é um recurso que só pode ser oferecido por fornecedores que produzem servomotores e amplificadores. Alguns fornecedores fornecem plug and play para reduzir o tempo de inicialização e garantir a configuração adequada.

Alguns amplificadores de servo apresentam reconhecimento automático de motor e um modo sem ajuste, que eliminam a necessidade de ajustar o sistema servo. Com este software, as especificações do motor (incluindo características de sobrecarga) são carregadas automaticamente no servo amplificador do motor no PowerUp. Isso remove o erro potencial do usuário ao inserir as especificações do motor, eliminando praticamente o risco de fugências de motor e erros de fase.

4. Selecione membros e rolamentos de suporte

As duas etapas finais de design andam de mãos dadas para concluir o design do sistema de motor linear: a quarta etapa é selecionar um sistema de rolamentos de movimento linear, e o quinto é projetar os membros de suporte.

Existem dois alinhamentos importantes na maioria dos conjuntos de motores lineares: a distância do gap de motor a ímã entre a bobina e a pista do ímã e a distância do intervalo entre o codificador Leia a cabeça e a escala linear. O último critério é eliminado ao selecionar um codificador linear fechado.

Pontas:

Os rolamentos de movimento linear devem fornecer precisão suficiente para atender às tolerâncias de lacunas, enquanto os membros de suporte devem ser projetados para espaçar corretamente os componentes e atender aos requisitos de paralelismo dos rolamentos e codificadores lineares.

Depois que esses critérios são atendidos, a seleção e o design dos rolamentos e membros de apoio depende dos requisitos de desempenho da máquina. As aplicações que requerem alta precisão e precisão precisam de um codificador de alta resolução e alta precisão, além de rolamentos lineares de alta precisão.

Ao avaliar esses rolamentos, explique a carga útil e as forças atraentes magnéticas associadas a motores lineares do núcleo de ferro. Em muitos casos, os membros de apoio dos rolamentos lineares e faixas de ímãs podem ser parte integrante da estrutura da máquina.