Линейные двигатели пролиферируют. Они дают машины абсолютную высокую точность и динамическую производительность.

Линейные двигатели очень быстрые и точные для позиционирования, но также способны медленной, постоянной скорости для головок и слайдов машин, а также систем инструментов и деталей. Различные приложения - лазерная хирургия, осмотр зрения, обработка бутылок и багажа - используют линейные двигатели, потому что они чрезвычайно надежны, требуют небольшого обслуживания и улучшают циклы производства.

Более высокая скорость и сила

Линейные двигатели непосредственно связаны с их нагрузкой, которая устраняет множество компонентов связи - механические муфты, шкивы, ремни времени, шарики, цепные приводы и стойки и шестерни. Это, в свою очередь, снижает затраты и даже негативную реакцию. Линейные двигатели также допускают постоянное движение, точное расположение для сотен миллионов циклов и более высокие скорости.

Типичные скорости, достижимые с линейными двигателямиЛинейные шагисо скоростью до 60 дюймов/сек; приложения для летающих сдвигов и выбирайте и размещают машины, которые делают более длинные движения использованияБез умораживания безмолвлинейные двигатели для скоростей до 200 дюймов/sec; Роллерные горки, пусковые установки автомобилей и люди с людьми используют линейныеиндукция переменного токаДвигатели для достижения скорости до 2000 дюймов/сек.

Другой фактор, который определяет, какая линейная технология лучше всего: сила, необходимая для перемещения нагрузки приложения. Нагрузка или масса вместе с профилем ускорения приложения в конечном итоге определяют эту силу.

Каждое приложение представляет различные проблемы; Однако, в целом, системы переноса деталей используют линейные ступени с силами до 220 н или 50 фунтов; Полупроводник, лазерная резка, резка водяной струи и робототехника используют бесщеточные моторные двигатели до 2500 Н; Конвейерные системы используют линейные двигатели индукции переменного тока до 2200 н; и трансферные линии и машины используют железные бесщеточные двигатели для 14 000 N. Имейте в виду, что каждое приложение различено, и инженеры из производителей обычно оказывают помощь на этом этапе спецификации.

Другие факторы, помимо скорости и силы, существуют. Например, конвейерные системы используют линейные двигатели индукции переменного тока из -за длинной продолжительности движения и преимуществ наличия пассивного вторичного без постоянных магнитов. Такие приложения, как лазерная хирургия глаз и полупроводниковое изготовление, используют бесщеточные чехлы для точности и гладкости перемещения.

Основная операция

Линейные двигатели работают посредством взаимодействия двух сил электромагнича - то же самое основное взаимодействие, которое дает крутящий момент в вращающемся двигателе.

Представьте себе, что вырезаете вращающийся двигатель, а затем выравниваете его: это дает приблизительное представление о геометрии линейного двигателя. Вместо того, чтобы соединить нагрузку с вращающимся валом для крутящего момента, нагрузка подключается к плоскому движущемуся автомобилю для линейного движения и силы. Короче говоря, крутящий момент - это выражение работы, которую обеспечивает вращающийся двигатель, тогда как сила является выражением линейной моторной работы.

Точность

Давайте сначала рассмотрим традиционную вращающуюся шаговую систему: подключен к шариковому вину с шагом 5 революций на дюйм, точность составляет приблизительно от 0,004 до 0,008 дюйма, или от 0,1 до 0,2 мм. Роторная система, питаемое сервомотором, точна до 0,001 до 0,0001 дюйма.

Напротив, линейный двигатель, соединенный непосредственно с его нагрузкой, дает точность в диапазоне от 0,0007 до 0,000008 дюймов. Обратите внимание, что сочетание и обратная реакция шариковых видов не включены в эти рисунки, и они еще больше снижают точность вращающихся систем.

Относительная точность варьируется: типичный роторный шаг, который мы здесь подробно описываем, все еще может точно позиционировать в диаметре человеческих волос. Тем не менее, сервоприводы улучшают это до 80 раз, в то время как линейный двигатель может улучшить это дальше - до 500 раз меньше, чем диаметр человеческих волос.

Иногда обслуживание и стоимость (в течение срока службы оборудования) являются более важными соображениями, чем точность. Линейные двигатели также преуспевают здесь: затраты на техническое обслуживание обычно снижаются с использованием линейных двигателей, поскольку неконтактные детали улучшают работу машины и увеличивают время между сбоями. Кроме того, нулевая обратная реакция линейных двигателей устраняет шок, который дополнительно продлевает срок службы машины. Другие преимущества: время между циклами технического обслуживания может быть увеличено, что обеспечивает больший эксплуатационный поток. Меньшее обслуживание и задействованный персонал улучшает прибыль - прибыль - и снижает стоимость владения в течение срока службы оборудования.

Преимущества по сравнению

Приложения требуют линейного движения. При использовании поворотного двигателя необходимо механизм механического преобразования для преобразования вращения в линейное движение. Здесь дизайнеры выбирают механизм преобразования, наиболее подходящий для применения при минимизации ограничений.

• Линейный двигатель в сравнении с ремнем и шкивом:Чтобы получить линейное движение от вращающегося двигателя, общим подходом является использование ремня и шкива. Как правило, сила тяги ограничена прочностью на растяжение ремня; Быстрые запуска и остановки могут вызвать растяжение ремня и, следовательно, резонанс, что приведет к увеличению времени оседания. Механическое намоток, обратная реакция и растяжение ремней также снижают повторяемость, точность и пропускную способность машины. Поскольку скорость и повторяемость являются названием игры в сервопривод, это не лучший выбор. Там, где конструкция ремня-пулли может достигать 3 м/с, линейный может достигать 10 м/с. Без какой-либо обратной реакции или намотчика линейные двигатели прямого привода еще больше повышают повторяемость и точность.
• Линейный двигатель в сравнении с стойкой и шестерней:Стойка и шестерни обеспечивают большую тягу и механическую жесткость, чем конструкции ремня и пулли. Тем не менее, двунаправленный износ со временем приводит к сомнительным повторяющимся и неточностям - основным недостаткам этого механизма. Обратная реакция предотвращает обнаружение обратной связи двигателя от фактической позиции нагрузки, что приводит к нестабильности - и принуждает более низкую прибыль и более медленную общую производительность. В отличие от этого, машины, включенные в линейные двигатели, более быстрее и расположены более точно.
• Линейный двигатель в сравнении с шариком:Наиболее распространенным подходом к преобразованию ротажного в линейное движение является использование свинца или шарикового вида. Они недороги, но менее эффективны: свинцовые винты обычно 50% или менее, и шариковые вины, около 90%. Высокое трение вызывает тепло, а долгосрочный износ снижает точность. Расстояние передвижения механически ограничено. Кроме того, линейные пределы скорости могут быть расширены только путем увеличения высоты высоты, но это ухудшает позиционное разрешение; Чрезмерно высокая скорость вращения также может привести к вздовому винтам, что приводит к вибрации. Планетные двигатели дают длительное, неограниченное движение. С кодером при нагрузке долгосрочная точность обычно составляет ± 5 мкм/300 мм.

Основные типы линейных двигателей

Поскольку существуют различные вращающиеся моторные технологии, так же есть и несколько линейных типов двигателей: ступени, бесщеточный и линейный индукция переменного тока, среди прочих. Обратите внимание, что линейная технология использует диски (усилители) плюс позиционеров (контроллеры движения) и устройства обратной связи (например, датчики и энкодеры залов), обычно доступные в промышленности.

Многие дизайны получают выгоду от пользовательских линейных двигателей, но обычно подходит дизайн запасов.

Бесщеточные железные линейные двигателихарактеризуются стальным ламинированием в движущемся формере для канала магнитного потока. Этот тип двигателя имеет более высокие рейтинги силы и является более эффективным, но весит в три-пять раз больше, чем моторы без каких-либо винтиков сопоставимо. Стационарный платенка состоит из многополюсных постоянных полярных полярных магнитов, соединенных на никелевой холодной стальной пластине. Стальные ламинирование на движущемся формере, однако, реагируют с магнитами на стационарном платене, которые развивают «привлекательную» силу и демонстрируют небольшое количество замирающихся или пульсации, когда двигатель перемещается от одного поля магнита к другому, что приводит к изменению скорости.

Эти двигатели развивают большое количество пиковой силы, имеют большую тепловую массу и длительную термическую постоянную времени-поэтому подходят для применений с высокой силой, прерывистыми приложениями по сбору служебных циклов, движущихся очень тяжелыми нагрузками, как в линии передачи и машинных инструментов; Они предназначены для неограниченного путешествия и могут включать несколько движущихся платенов с перекрывающимися траекториями.

Бесщеточные моторные моторыИмейте в сборе катушки в движущейся форме без стальных ламинаций. Катушка состоит из проволочной, эпоксидной и немагнитной опорной структуры. Это устройство намного легче по весу. Основная конструкция создает меньшее количество силы, поэтому дополнительные магниты вставляются в стационарную дорожку (помощь в увеличении силы), а дорожка в форме магнитов на каждой стороне этого U. Компания вставляется в середину U Полем

Эти двигатели подходят для применений, которые требуют плавной работы без магнитного завершения, таких как сканирование или оборудование для проверки. Их более высокие ускорения полезны в полупроводниковом выборе и месте, сортировке чипов, а также достойке припов и клей. Эти двигатели предназначены для неограниченного путешествия.

Линейные шагибыли доступны в течение длительного времени; Движущийся подключен состоит из ламинированных стальных ядер, точно продуманных зубов, одного постоянного магнита и катушек, вставленных в ламинированное ядро. (Обратите внимание, что две катушки приводят к двухфазному ступеньку.) Эта сборка инкапсулируется в алюминиевый корпус.

Стационарный платчик состоит из фотохимически запечатленных зубов на стальной стержне, земле и никелированной. Это может быть сложено сквозняк для неограниченной длины. Мотор поставляется в комплекте с ядром, подшипниками и платью. Сила притяжения от магнита используется в качестве предварительной нагрузки для подшипников; Это также позволяет управлять устройством в перевернутом положении для различных приложений.

Motors Induction Motorsсостоят из форра, которая представляет собой сборку катушки, состоящую из стальных ламинаций и фазовых обмоток. Обмотки могут быть одинокими или трехфазными. Это обеспечивает прямое онлайн -управление или управление через инвертор или векторный диск. Стационарный платчик (называемый реакционной пластиной) обычно состоит из тонкого слоя алюминия или меди, связанной с холодной рулонной сталью.

После того, как катушка для формирования заряжена, она взаимодействует с реакционной пластиной и движется. Более высокие скорости и неограниченные длины перемещения являются сильными сторонами этого дизайна; Они используются для обработки материалов, людей, движущих людей, конвейеров и раздвижных ворот.

Новые концепции дизайна

Некоторые из последних улучшений дизайна были реализованы через реинжиниринг. Например, некоторые линейные шаговые двигатели (первоначально предназначенные для обеспечения движения в одной плоскости) теперь реинжинирируются, чтобы обеспечить движение в двух плоскостях - для движения XY. Здесь движущийся подключен состоит из двух линейных ступеней, установленных ортогонально при 90 °, так что один обеспечивает движение оси X, а другой-движение оси Y. Также возможны множественные форки с перекрывающимися траекториями.

В этих двухплодовых двигателях стационарная платформа (или платена) использует новую композитную конструкцию для прочности. Жесткость также улучшается, поэтому отклонение уменьшается на 60-80% по сравнению с предыдущими производственными моделями. Пластинс Платена превышает 14 микрон на 300 мм для точного движения. Наконец: поскольку Steppers обладают естественной силой притяжения, эта концепция позволяет устанавливать платеном либо лицом к лицу, либо инвертирована, что обеспечивает универсальность и гибкость для приложений.

Другое инженерное инновации - водяное охлаждение - расширяет силу способность линейных двигателей индукции переменного тока на 25%. Благодаря этому расширению возможностей, а также в пользу неограниченной длины путешествий, двигатели индукции переменного тока обеспечивают самые высокие показатели для многих приложений: аттракционы развлечений, обработка багажа и людей. Скорость переменная (от 6 до 2000 дюймов/сек) посредством регулируемых скоростных дисков, которые в настоящее время доступны в промышленности.

Еще один мотор включает в себя стационарный цилиндрический корпус с линейной движущейся частью, чтобы обеспечить движение. Перемевающаяся часть может быть стержнем, состоящей из стали, одетой в медь, движущейся катушки или движущегося магнита, как поршень внутри цилиндра.

Эти конструкции обеспечивают преимущества линейного двигателя плюс, аналогичные линейному приводу. Применения включают биомедицинскую колоноскопию, камеры с длинными приводами затвора, телескопы, которые требуют демпфирования вибрации, литографии, фокусирующие двигатели, передачи выключателей генератора, которые бросают разрывы, чтобы разместить генераторы онлайн и нажимать на питание - как при штампе для лепешек.

Полные линейные пакеты двигателей или этапы подходят для позиционирования полезных нагрузок. Они состоят из двигателя, энкодера обратной связи, предельных переключателей и кабельного носителя. Можно сложить этапы для многоосного движения.

Одним из преимуществ линейных стадий является их более низкий профиль, который позволяет им вписаться в более мелкие пространства по сравнению с обычными позиционерами. Меньше компонентов создают повышенную надежность. Здесь двигатель подключен к обычным дискам. В операции с замкнутым контуром петля позиции закрыт контроллером движения.

Опять же, помимо продуктов, настраиваемых и специальных дизайнов. В конце концов, лучше всего просмотреть потребности в оборудовании с инженером -приложением, чтобы определить оптимальный линейный продукт, подходящий для потребностей применения.