Hareket Sistemi Tasarımının Tipik Konfigürasyonu

Doğrusal hareket, birçok hareketli makinenin merkezinde yer alır ve doğrusal motorların doğrudan tahrikli yapısı, bu uygulamalardaki genel makine tasarımını basitleştirebilir. Diğer faydalar arasında, doğrusal motorların doğrudan yüke sabitlenmesi nedeniyle geliştirilmiş sağlamlık yer almaktadır.

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 imalatçılarının gereksiz çaba veya karmaşıklık olmadan doğrusal motor avantajlarından yararlanmasına olanak tanır.

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, bu motorun demir çekirdekli laminasyonlardan oluşan bobin yapısını ifade eder. Tipik bir konfigürasyon, tek taraflı sabit bir mıknatıs izi ve hareketli bir motor bobini veya zorlayıcıdan oluşur. Demir çekirdek, üretilen itme kuvvetini maksimuma çıkarır ve bobin ile mıknatıslar arasında manyetik bir çekim kuvveti oluşturur.

Bu manyetik çekim kuvveti, doğrusal hareket yataklarına ön yükleme yaparak doğrusal kılavuz sisteminin sağlamlığını etkili bir şekilde artırmak için kullanılabilir. Manyetik ön yükleme aynı zamanda yavaşlamayı ve yerleşmeyi iyileştirerek sistemin frekans tepkisini de artırabilir.

Öte yandan, çekim kuvvetinin, destek elemanlarından ve lineer yataklardan gelen artan yük kapasitesiyle uygun şekilde desteklenmesi gerekir. Bu, makinenin mekanik tasarım özgürlüğünü olumsuz etkileyebilir.

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

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

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

İkinci bir demirsiz konfigürasyon silindir biçimindedir. Mıknatıslar paslanmaz çelik bir borunun içine yerleştirilmiştir ve motor bobini silindirin etrafında hareket eder. Bu konfigürasyon bilyalı vidaları değiştirirken uygundur çünkü hemen hemen aynı zarf içinde çok daha yüksek hızlar ve konumlandırma doğruluğu sağlar.

Bobin boyutlandırma ve parça uzunluğu

Konfigürasyon ne olursa olsun, tüm lineer 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 lineer motor üreticilerinden ve boyutlandırma yazılımından (genellikle ücretsiz) teknik destek alın.

Mıknatıs yolu bölümleri çeşitli uzunluklarda sunulur ve hedef seyahat uzunluğuna ulaşmak için uçtan uca istiflenebilir; toplam mıknatıs uzunluğu neredeyse sınırsızdır. Tasarımı basitleştirmek ve maliyetleri azaltmak için üreticinin sunduğu en uzun mıknatıs yolu bölümlerini kullanmak en iyisidir.

2. Kodlayıcıya karar verin

Lineer motor sistemi tasarlarken ikinci adım lineer enkoderin seçimidir. En yaygın olanı, 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 tipik olarak sinüzoidal analog veya dijital darbe dizisi yoluyla servo amplifikatöre geri gönderilir. Diğer 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 bilgileri sağlar.

Seri iletişim iki şekilde bağlanır.

Amplifikatör ile uyumlu seri kodlayıcı protokolüne sahip kodlayıcılar ile amplifikatör ile kodlayıcı arasında doğrudan iletişim mümkündür.

Bir kodlayıcının seri çıkışının olmadığı durumlarda (veya seri çıkış protokolünün amplifikatörle uyumsuz olduğu durumlarda) bir seri dönüştürücü modülü kullanılabilir. Bu durumda modül, Hall sensör sinyaliyle birlikte kodlayıcıdan bir analog sinyal alır, analog sinyali alt bölümlere ayırır ve bu sinyal verilerini seri olarak servo amplifikatöre iletir. Hall sensörü verileri, açılışta 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 sunmaktadır.

3. Amplifikatörü seçin

Tasarım sürecinin üçüncü adımı servo yükselticinin seçimidir. Amplifikatörün motora göre doğru boyutlandırılması gerekir.

Tak ve çalıştır, yalnızca hem servo motor hem de amplifikatör üreten tedarikçilerin sunabileceği bir özelliktir. Bazı tedarikçiler, başlatma süresini azaltmak ve doğru yapılandırmayı sağlamak için tak ve çalıştır olanağı sağlar.

Bazı servo amplifikatörler, servo sistemin ayarlanması ihtiyacını ortadan kaldıran otomatik motor tanıma ve ayar gerektirmeyen mod özelliğine sahiptir. Bu yazılımla, motor özellikleri (aşırı yük özellikleri dahil) açılışta motordan otomatik olarak servo sürücüye yüklenir. Bu, motor özelliklerini girerken olası kullanıcı hatasını ortadan kaldırır ve motorda kontrolden çıkma ve faz hatası riskini neredeyse ortadan kaldırır.

4. Destek elemanlarını ve yatakları seçin

Doğrusal motor sistemi tasarımını tamamlamak için son iki tasarım adımı el ele gider: Dördüncü adım, doğrusal hareket taşıyan bir sistemin seçilmesi ve beşinci adım, destek elemanlarının tasarlanmasıdır.

Çoğu doğrusal motor düzeneğinde iki önemli hizalama vardır: bobin ile mıknatıs yolu arasındaki motor-mıknatıs boşluğu mesafesi ve kodlayıcı okuma kafası ile doğrusal ölçek arasındaki boşluk mesafesi. Kapalı bir doğrusal kodlayıcı seçilirken ikinci kriter ortadan kaldırılır.

İpuçları:

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

Bu kriterler karşılandıktan sonra, rulmanların ve destek elemanlarının seçimi ve tasarımı sonuçta makinenin performans gereksinimlerine bağlıdır. Yüksek doğruluk ve hassasiyet gerektiren uygulamalar, yüksek çözünürlüklü ve yüksek doğruluklu kodlayıcının yanı sıra yüksek doğruluklu lineer rulmanlara ihtiyaç duyar.

Bu rulmanları boyutlandırırken, demir çekirdekli lineer motorlarla ilişkili taşıma yükünü ve manyetik çekim kuvvetlerini hesaba katın. Çoğu durumda lineer yatakların ve mıknatıslı yolların destek elemanları makine çerçevesinin ayrılmaz bir parçası olabilir.