Hareket Sistemi Tasarımının Tipik Yapılandırması

Doğrusal hareket birçok hareketli makinenin merkezinde yer alır ve doğrusal motorların doğrudan tahrikli yapısı bu uygulamalarda genel makine tasarımını basitleştirebilir. Diğer avantajlar arasında doğrusal motorlar doğrudan yüke sabitlendiği için iyileştirilmiş sertlik bulunur.

Bu motorları (ve ihtiyaç duydukları çevresel bileşenleri) entegre etmek göz korkutucu görünebilir, ancak süreç beş basit adıma ayrılabilir. Bu adım adım süreci takip etmek, makine ve robot üreticilerinin gereksiz çaba veya karmaşıklık olmadan doğrusal motor avantajlarından faydalanmasını sağlar.

1. Motor tipini belirleyin: Demir çekirdekli ve demirsiz

İlk adım, mevcut tipler arasından lineer motoru seçmektir.

Demir çekirdekli motorlar: Demir çekirdekli motorlar en yaygın olanıdır ve genel otomasyon uygulamaları için uygundur. Demir çekirdek, demir çekirdek laminasyonlarından oluşan bu motorun bobin yapısına atıfta bulunur. Tipik bir yapılandırma, tek taraflı sabit bir mıknatıs yolu ve hareketli bir motor bobini veya kuvvetinden oluşur. Demir çekirdek, üretilen itme kuvvetini en üst düzeye çıkarır ve bobin ile mıknatıslar arasında manyetik bir çekim kuvveti oluşturur.

Bu manyetik çekim kuvveti, doğrusal hareket yataklarını önceden yükleyerek doğrusal kılavuz sisteminin sertliğini etkili bir şekilde artırmak için kullanılabilir. Manyetik ön yükleme ayrıca yavaşlamayı ve yerleşmeyi iyileştirerek sistemin frekans tepkisini artırabilir.

Öte yandan, çekim kuvvetinin destekleyici elemanlardan ve doğrusal yataklardan gelen artan yük kapasitesi tarafından uygun şekilde desteklenmesi gerekir. Bu, makinenin mekanik tasarım özgürlüğünü bozabilir.

İkinci bir demir çekirdekli doğrusal motor konfigürasyonu, hareketli bobinin her iki tarafına yerleştirilmiş bir çift sabit mıknatıs yolundan oluşur. Bu patentli yapı, kesit alanı başına en yüksek kuvveti sağlarken manyetik çekimin etkilerini ortadan kaldırır. Dengeli tasarım, yatak yükünü azaltarak daha küçük doğrusal hareket yataklarının kullanılmasına ve yatak gürültüsünün azaltılmasına olanak tanır.

Motionsystemdesign Com Motors Drives 0111 AvantajlarıDemirsiz motorlar: Demirsiz doğrusal motorlar da mevcuttur; bu motorların bobinlerinde demir yoktur, bu nedenle motor elemanları arasında çekim yoktur.

En yaygın demirsiz tip U kanalıdır: İki manyetik yol, motor bobininin (veya forcer'ın) hareket ettiği bir kanal oluşturmak için birleştirilir. Bu motor, düşük hız dalgalanması ve yüksek ivme gerektiren uygulamalar için idealdir. Demirsiz yapının sıfır çekim kuvveti ve sıfır dişli yapısı tork dalgalanmasını en aza indirir; bobin nispeten hafif olduğundan ivme artar.

İkinci bir demirsiz yapılandırma bir silindir biçimindedir. Mıknatıslar paslanmaz çelik bir tüpün içine istiflenir ve motor bobini silindirin etrafında hareket eder. Bu yapılandırma, bilyalı vidaları değiştirirken uygundur, çünkü hemen hemen aynı zarfta çok daha yüksek hızlar ve konumlandırma doğruluğu üretir.

Bobin boyutlandırma ve parça uzunluğu

Yapılandırma ne olursa olsun, tüm doğrusal motor bobinleri uygulama gereksinimlerine göre boyutlandırılmalıdır: uygulanan yük, hedef hareket profili, görev döngüsü, doğruluk, hassasiyet, hizmet ömrü ve çalışma ortamı. İpucu: Belirli bir uygulama için en iyi motor tipini ve boyutunu seçmek için doğrusal motor üreticilerinden ve boyutlandırma yazılımından (genellikle ücretsizdir) teknik destek alın.

Mıknatıs ray bölümleri çeşitli uzunluklarda sunulur ve hedef seyahat uzunluğuna ulaşmak için uçtan uca istiflenebilir, toplam mıknatıs uzunluğu neredeyse sınırsızdır. Tasarımı basitleştirmek ve maliyetleri düşürmek için üreticiden temin edilebilen en uzun uzunluktaki mıknatıs ray bölümlerini kullanmak en iyisidir.

2. Bir kodlayıcıya karar verin

Doğrusal bir motor sistemi tasarlarken ikinci adım doğrusal kodlayıcının seçilmesidir. En yaygın olanları optik veya manyetik okuma kafası sensörlerine sahip artımlı doğrusal kodlayıcılardır. Uygulama için gereken çözünürlük ve doğruluğa sahip ve makine ortamına uygun bir kodlayıcı seçin.

Kodlayıcı geri bildirimi genellikle servo amplifikatöre sinüzoidal analog veya dijital darbe treni aracılığıyla geri gönderilir. Başka bir seçenek ise yüksek hızlı seri kodlayıcı geri bildirimidir — daha yüksek veri hızları, daha yüksek bit çözünürlüğü, daha fazla gürültü bağışıklığı, daha uzun kablo uzunlukları ve kapsamlı alarm bilgisi sağlar.

Seri haberleşmeler iki şekilde bağlanır.

Amplifikatör ile enkoder arasında doğrudan iletişim, amplifikatör ile uyumlu seri enkoder protokolüne sahip enkoderler ile mümkündür.

Bir kodlayıcının seri çıkışı olmadığında (veya seri çıkış protokolü amplifikatörle uyumsuz olduğunda) bir seri dönüştürücü modülü kullanılabilir. Bu durumda, modül kodlayıcıdan Hall sensör sinyaliyle birlikte bir analog sinyal alır, analog sinyali alt bölümlere ayırır ve bu sinyal verisini servo amplifikatöre seri olarak iletir. Hall sensör verisi güç verme sırasında ve kodlayıcı geri bildirimini doğrulamak için kullanılır.

Birçok doğrusal kodlayıcı üreticisi artık, üçüncü taraf amplifikatör üreticilerinin tescilli protokolleri de dahil olmak üzere çeşitli seri iletişim protokollerini destekleyen mutlak doğrusal kodlayıcılar sunuyor.

3. Amplifikatörü seçin

Tasarım sürecindeki üçüncü adım servo amplifikatörün seçilmesidir. Amplifikatör motora göre doğru şekilde boyutlandırılmalıdır.

Tak ve çalıştır, yalnızca hem servo motor hem de amplifikatör üreten tedarikçiler tarafından sunulabilen bir özelliktir. Bazı tedarikçiler, başlatma süresini azaltmak ve uygun yapılandırmayı sağlamak için tak ve çalıştır özelliği sunar.

Bazı servo amplifikatörler, servo sistemini ayarlama ihtiyacını ortadan kaldıran otomatik motor tanıma ve ayar gerektirmeyen bir moda sahiptir. Bu yazılımla, motor özellikleri (aşırı yük özellikleri dahil) güç açıldığında motordan servo amplifikatöre otomatik olarak yüklenir. Bu, motor özelliklerini girerken olası kullanıcı hatalarını ortadan kaldırarak motor kaçakları ve faz hataları riskini neredeyse ortadan kaldırır.

4. Destek elemanlarını ve yatakları seçin

Lineer motor sistemi tasarımını tamamlamak için son iki tasarım adımı el ele gider: Dördüncü adım, doğrusal hareket yatak sistemini seçmek ve beşinci adım, destek elemanlarını tasarlamaktır.

Çoğu doğrusal motor tertibatında iki önemli hizalama vardır: bobin ve mıknatıs yolu arasındaki motor-mıknatıs boşluk mesafesi ve kodlayıcı okuma kafası ile doğrusal ölçek arasındaki boşluk mesafesi. Kapalı doğrusal kodlayıcı seçerken ikinci kriter ortadan kalkar.

İpuçları:

Doğrusal hareket yatakları, boşluk toleranslarını karşılayacak yeterli hassasiyeti sağlamalı, destek elemanları ise bileşenleri uygun şekilde aralıklandıracak ve doğrusal yatakların ve kodlayıcının paralellik gereksinimlerini karşılayacak şekilde tasarlanmalıdır.

Bu kriterler karşılandığında, yatakların ve destekleyici elemanların seçimi ve tasarımı nihayetinde makinenin performans gereksinimlerine bağlıdır. Yüksek doğruluk ve hassasiyet gerektiren uygulamalar, yüksek çözünürlüklü ve yüksek doğruluklu bir kodlayıcıya ve ayrıca yüksek doğruluklu doğrusal yataklara ihtiyaç duyar.

Bu yatakları boyutlandırırken, yük kapasitesini ve demir çekirdekli doğrusal motorlarla ilişkili manyetik çekici kuvvetleri hesaba katın. Çoğu durumda, doğrusal yatakların ve mıknatıs yollarının destekleyici elemanları makine şasisinin ayrılmaz bir parçası olabilir.