Линейные двигатели переопределили то, что возможно в управлении движением с более быстрыми, более точными и более надежными характеристиками по сравнению с традиционными линейными приводами, управляемыми вращающимися двигателями. Уникальное свойство линейного двигателя заключается в том, что нагрузка перемещается без компонентов механической передачи мощности. Вместо этого линейная сила, генерируемая магнитным полем моторной катушки, напрямую связана с нагрузкой. Это устраняет механические устройства, которые преобразуют роторное движение в линейное, тем самым повышая жизнь, точность, скорость и общую производительность системы.

По мере роста спроса на повышение производительности, более высокое качество продукции, быстрое время разработки и более низкие инженерные затраты, принятие линейных автомобильных технологий становится все более популярным, используя модульные линейные моторные конструкции. Они обнаруживаются в метрологии, системах точной резки, полупроводнике и электронном производстве, обработке пластин, литографии, системах проверки зрения, медицинском оборудовании и устройствах, тестовых системах, аэрокосмической и защитной автоматизации линий, печати и упаковке, а также многих других применениях, которые требуют высокой пропускной способности и высокого линейного движения.

Компоненты линейной конструкции двигателя должны быть обработаны и собраны с высокой точностью и повторяющимися процессами. Правильное выравнивание этих частей является критическим и требует значительных деталей проектирования и навыков сборки.

Сегодня новое поколение модульных линейных двигателей изменило игру. Модульные линейные двигатели под ключом могут быть легко прикреплены к системе и готовы к немедленному запуску, значительно сокращая инженерное время. Инженеры теперь могут использовать мощные преимущества модульных линейных технологий моторики в свои машины в течение всего лишь дни, в отличие от месяцев или даже лет.

Девять основных компонентов включают линейные моторные системы:

1. Базовая плита
2. Моторная катушка
3. Постоянная магнитная трасса (обычно неодимийские магниты)
4. Карета, которая соединяет моторную катушку с нагрузкой
5. Линейные подшипники, на которые ведется перевозка, и подключаются к основанию
6. Линейный энкодер для обратной связи положения
7. Конец остановки
8. Кабельная дорожка
9. Дополнительные крепления для защиты магнитной дорожки, кодера и линейных рельсов от загрязнения окружающей среды.

Петля управления

Компоненты линейной конструкции двигателя должны быть обработаны и собраны с высокой точностью и повторяющимися процессами. Правильное выравнивание этих частей является критическим и требует значительных деталей проектирования и навыков сборки. Например, магнитная дорожка и движущаяся моторная катушка должны быть плоскими, параллельными и устанавливаемыми с определенным воздушным зазором между ними. Движущаяся катушка ездит на карете, соединенной с параллельной точностью линейных подшипников над магнитной дорожкой. Позиционный кодер с линейной шкалой и чтением является еще одной важной частью линейного двигателя, который требует надлежащих процедур выравнивания и надежной монтажной конструкции для выдержания ускорения до 5 г. С модульными линейными двигателями эти детали уже учитываются и предварительно инженеры из коробки.

Модульные линейные моторные системы, подобные показанным, используются, когда требуется точная, высокоскоростная и повторяющаяся линейное движение. Система представляет собой альтернативу шариковому винту, ремню и стойку и шестерни.

Сложные контроллеры движения и сервоприводы используются для управления движением линейного двигателя. Линейные двигатели имеют определенное преимущество в отношении жесткости и частотной характеристики. В определенных частотных диапазонах они демонстрируют жесткость, которая превосходит традиционные шариковые винты замечательным фактором 10 или более. С помощью этого атрибута линейные двигатели могут обрабатывать высокую полосу и полосы скорости с впечатляющей точностью, даже с внешними нарушениями. В отличие от шаровых винтов, которые часто встречаются с резонансными частотами от 10 до 100 Гц, линейные двигатели работают на более высоких частотах, ставя свои резонансы далеко за пределы пропускной способности петли позиции.

Однако существует компромисс, связанный с удалением механической передачи. Механические компоненты, такие как шариковые винты, помогают уменьшить нарушения от сил машин, естественных резонансных частот или вибраций поперечной осевой. Их устранение оставляет линейные двигатели, непосредственно подвергающиеся воздействию таких сбоев. Следовательно, компенсация этих нарушений становится обязанностью контроллера движения и приводящей электроники, которая должна справиться с ними в лоб-действуя непосредственно на оси сервопривода. Именно здесь вступают в игру современные сложные алгоритмы движения с замкнутой петлей, чтобы устранить резонансы и обеспечить замечательный контроль петли позиции.

В сфере линейных приводов линейные двигатели обеспечивают исключительное техническое мастерство. Способность двигателей демонстрировать превосходную жесткость и работать на более высоких частотах отличает их от традиционных альтернатив. Джигая резонансные частоты и сохраняя высокую точность даже при наличии внешних сбоев, линейные двигатели предлагают убедительное решение.

Тем не менее, отсутствие механической передачи требует надежных стратегий компенсации для противодействия нарушениям, обеспечивая дальнейшую производительность и надежность системы. Частоты отбора проб движения для петлей скорости и положения обычно начинаются с 5 кГц. Линейная ось двигателя может иметь полосу пропускания петли позиционирования в пять-десять раз больше, чем у обычной оси с двигателем вращающейся двигателя, где допустимы частоты 1 или 2 кГц. Некоторые текущие контроллеры движения могут дискретировать скорости 20 кГц или более, что обеспечивает контроль над обратной связью с сверхвысокой скоростью и контроль ультра-преучения.

Поскольку большинство производителей модульных линейных двигателей также являются экспертами по управлению движением и сервоприводом, многие проблемы контроля и проблемы с механическим резонансом также были хорошо продуманы, а решения и инструменты предоставляются для снижения этих проблем.

Линейное применение двигателя

Я получил ценный опыт использования линейных двигателей много лет назад, когда команда инженеров начала революционный проект: создать первую в мире линейную моторную лазерную режущую машину. Использование линейных двигателей было идеальным для нарушения отрасли, поскольку традиционные технологии линейного привода, обусловленные Rotary Servo Motors, не могли обеспечить высокопроизводительные возможности, достижимые с линейными двигателями.

Реализация технологии была непростой задачей. Когда мы выкопали проект, мы поняли, что наше приложение требует линейных характеристик производительности двигателя, которые не были коммерчески доступны. Несмотря на то, что мы решили разработать линейные двигатели специально для нашего приложения.

Мы столкнулись с многочисленными проблемами, так как нам нужно было перемещать систему 1000 фунтов GANTRY с быстрой скоростью 2,5 м/с с ускорением 1,5 г, что означает, что нам пришлось разработать линейный двигатель, который мог бы придать крайние силы. Наша команда выстояла, вкладывая бесчисленные часы в исследования и разработку, пока мы, наконец, не разработали линейный двигатель, который мог бы удовлетворить требования нашей лазерной машины. Это был гордый момент, когда мы, наконец, увидели наши линейные двигатели в действии через 14 месяцев, выдвинув салона с невероятной скоростью, легкостью и точностью. Достигнутая производительность была беспрецедентной. Примечательно рассмотреть, насколько быстрее могла быть завершена концепция нашей машины, если бы были доступны модульные линейные двигатели под ключом.

Линейная моторная технология значительно развивалась с тех пор, как мы отправились в линейное путешествие по дизайну двигателя в 90 -х годах. С введением новых модульных конструкций потенциал для инноваций и прогресса в дизайне движения и линейных двигателях больше, чем когда -либо. Модульные линейные двигатели переопределяют то, что возможно, с более быстрыми, более точными и надежными возможностями управления движением, которые можно быстро развернуть, чтобы принести пользу широкому спектру приложений во многих отраслях.