Doğrusal bir motor, temelde doğrusal hareket üretmek için açılmış ve düzleştirilmiş bir döner servo motor olarak düşünülebilir. Geleneksel bir doğrusal aktüatör, döner bir servo motorun dönüş hareketini düz çizgi hareketine dönüştüren mekanik bir elemandır. İkisi de doğrusal hareket sunar ancak çok farklı performans özellikleri ve takasları vardır. Üstün veya düşük teknoloji diye bir şey yoktur — hangisinin kullanılacağı uygulamaya bağlıdır. Daha yakından bakalım.

Doğrusal motorlar için kural, yüksek ivme, yüksek hız veya yüksek hassasiyet gerektiren uygulamalarda parladıklarıdır. Örneğin, çözünürlüğün ve verimin kritik olduğu ve bir saatlik kesintinin bile on binlerce dolara mal olabileceği yarı iletken metrolojisinde doğrusal motorlar ideal çözümü sunar. Peki ya daha az zorlu bir durum?

Doğrusal motorlarla ilgili erken bir sorun maliyet rekabetiydi. Doğrusal motorlar, strok uzunluğunu sınırlayan faktörlerden birini oluşturan nadir toprak mıknatısları gerektirir. Elbette, teoride mıknatıslar pratik olarak sonsuza kadar sıralanabilir, ancak gerçekte, uzun bir strok uzunluğu boyunca yeterli sertliği sağlama zorluğunun yanı sıra, özellikle U kanallı tasarımlar için maliyetler artar.

Demir çekirdekli motorlar, eşdeğer demirsiz tasarıma göre daha küçük mıknatıslar kullanarak aynı kuvveti üretebilir, bu nedenle kas birincil gereksinimse ve performans özellikleri dinamik konum veya hız hatalarına neden olan bazı dişli kuvveti bozulmalarını tolere edecek kadar gevşekse, demir çekirdek en iyi yaklaşım olabilir. Performans gereksinimleri nanometreler yerine mikronlar mertebesinde daha da gevşekse, belki de doğrusal aktüatör kombinasyonu en uygun uzlaşmayı sağlar — örneğin ilaç paketleme için doğrusal bir aktüatör seçin, ancak ilaç keşfinin DNA dizilimi için doğrusal bir motor seçin.

Seyahat uzunluğu
Birçok istisna olmasına rağmen, doğrusal motorlar için optimum strok uzunluğu birkaç milimetreden birkaç metreye kadar değişir. Bundan daha düşük bir değerde, esneme gibi bir alternatif daha etkili olabilir; yukarıda, kayış tahrikleri ve ardından kremayer ve pinyon tasarımları muhtemelen daha iyi bahislerdir.

Doğrusal motorların strok uzunluğu yalnızca maliyet ve montaj kararlılığıyla değil, aynı zamanda kablo yönetimi sorunuyla da sınırlıdır. Hareket üretmek için, kuvvetlendiriciye enerji verilmesi gerekir, bu da güç kablolarının onunla birlikte tam strok uzunluğu boyunca hareket etmesi gerektiği anlamına gelir. Yüksek esneklikli kablo ve eşlik eden kanallar pahalıdır ve kablolamanın hareket kontrolündeki en büyük arıza noktası olması sorunu daha da karmaşık hale getirir.

Elbette, doğrusal motorların doğası bu soruna akıllıca bir çözüm getirebilir. Bu endişelerimiz olduğunda, forcer'ı sabit tabana monte edeceğiz ve mıknatıs rayını hareket ettireceğiz. Bu şekilde, tüm kablolar sabit forcer'a gelir. Belirli bir motordan biraz daha az ivme elde edersiniz çünkü bir bobini değil, daha ağır olan bir mıknatıs rayını ivmelendiriyorsunuz. Bunu yüksek G'ler için yapıyor olsaydınız, bu iyi olmazdı. Gerçekten yüksek G uygulamanız yoksa, bu çok iyi bir tasarım olabilir.

Profeta, 28 ila 900 lbs arasında değişen tepe kuvvetlerine sahip Aerotech doğrusal servo motorlarından bahsediyor, ancak burada da doğrusal motorların temel tasarımı çok daha fazlasını sunan benzersiz çözümlere olanak sağlıyor. En büyük doğrusal motorlarımızı alıp altısını bir araya getiren ve neredeyse 6000 lbs kuvvet üreten müşterilerimiz var. Birden fazla kuvvetlendiriciyi birden fazla yola yerleştirebilir, mekanik olarak birbirine sabitleyebilir ve sonra hepsini tek bir motor gibi hareket edecek şekilde birlikte çalıştırabilirsiniz; veya birden fazla kuvvetlendiriciyi aynı mıknatıs yoluna yerleştirebilir ve yükü tutan taşıyıcıya monte edip tek bir motor gibi davranabilirsiniz.

Gerçek dünyada yaşadığımızdan ve komütasyonun tam olarak eşleştirilmesinin imkansız olmasından dolayı, bu yaklaşımın maliyeti birkaç yüzde oranında bir verimlilik cezasına tabidir, ancak yine de belirli bir uygulama için en iyi genel çözümü üretebilir.

Baştan Başa
Kuvvet açısından, doğrusal motorlar döner motor/doğrusal aktüatör kombinasyonlarına nasıl denk geliyor? Önemli bir kuvvet takası var, 4 inç genişliğinde, sekiz kutuplu yuvasız doğrusal bir motoru 4 inç genişliğinde vidalı bir ürünle karşılaştırıyoruz. Sekiz kutuplu doğrusal motorumuzun tepe kuvveti 40 lbs (180 N) ve sürekli kuvveti 11 lbs (50 N)'dir. Aynı profilde, bir NEMA 23 servo motor ve vidalı ürünümüzle, maksimum eksenel yük 200 lbs'dir, bu yüzden bu şekilde bakarsanız, sürekli kuvvette temelde 20 katlık bir azalma görüyorsunuz.

Gerçek sonuçlar vida adımına, vida çapına, motor bobinlerine ve motor tasarımına bağlı olarak değişecektir, hemen not eder ve vidayı destekleyen eksenel yataklarla sınırlıdır. Şirketin 13 inç genişliğindeki demir çekirdekli doğrusal motoru, örneğin 6 inç genişliğindeki vida tahrikli bir ürünün sağladığı 440 lbs'ye kıyasla 1600 lbs tepe eksenel kuvvet üretebilir, ancak verilen alan miktarı önemlidir.

Siyasi bir sloganı tekrarlamak gerekirse, bu uygulama, aptal. Eğer kuvvet yoğunluğu birincil endişe ise, o zaman bir aktüatör muhtemelen en iyi seçimdir. Eğer uygulama tepkisellik gerektiriyorsa, örneğin LCD denetimi gibi yüksek hassasiyetli, yüksek ivmeli bir uygulamada, gerekli performansı elde etmek için kuvvet için ayak izinin feda edilmesi değerlidir.

Temiz Tutmak
Kirlenme, üretim ortamlarında hareket kontrolü için önemli bir sorundur ve doğrusal motorlar da bir istisna değildir. Standart doğrusal motor tasarımındaki büyük sorunlardan biri, katı partikül veya nem gibi kirlenmeye maruz kalmaktır. Bu, 'düz yatak' tasarımları için geçerlidir ve [U-kanal] tasarımları için daha az sorun teşkil eder.

Çözümü tamamen kapatmak çok zordur. Yüksek nemli bir ortamda olmak istemezsiniz. Su jeti kesme uygulamasına doğrusal bir motor koyacaksanız, üzerine pozitif basınç uygulamalı ve iyi korunduğundan emin olmalısınız çünkü doğrusal motorun elektroniği aktüasyonla hemen oradadır.

U-kanal tasarımları durumunda, U'yu ters çevirmek partiküllerin kanala girme olasılığını en aza indirebilir, ancak bu, mıknatıs rayının kütlesini hareket ettirmek yerine kuvvetlendiricinin kütlesini hareket ettirmek sonucunda performansı tehlikeye atabilecek termal yönetim sorunları yaratır. Tekrar ediyorum, bu bir takastır ve yine uygulama kullanımı yönlendirir.

Doğrusal motoru etkileyebilecek tek şey çevre değildir; doğrusal motor çevreyle ilgili sorunlar yaratabilir. Döner tasarımların aksine, doğrusal ünitelerdeki büyük mıknatıslar manyetik olarak hassas ortamlarda, örneğin manyetik rezonans görüntüleme (MRI) makinelerinde, tahribata yol açabilir. Metal kesme gibi daha sıradan bir uygulamada bile sorun olabilir. Bu metal talaşların her birini mıknatıs yoluna çekmeye çalışan yüksek kuvvetli mıknatıslar elde edersiniz, bu nedenle doğrusal motorlar uygun koruma olmadan bu tür uygulamalarda iyi performans göstermeyecektir.

Bu Uygulamalar Hakkında…
Peki lineer motorlar için uygulama en iyi noktası nerede? Başlangıç ​​olarak yarı iletken, LED ve LCD üretimi gibi alanlarda metroloji. Büyük tabelaların dijital baskısı da büyüyen bir pazar, biyomedikal sektör de öyle ve hatta küçük parça üretimi, müşterilerimiz montaj görevleri için gantry yapılandırmalarında lineer motor çiftleri düzenliyor. Mümkün olduğunca fazla ürün verimi elde etmek istiyorsunuz, bu nedenle bu motorlardan elde edebileceğiniz yüksek ivme ve hız avantajlıdır. Son zamanlarda yaptığımız bir şey yakıt hücresi üretimi; şablon kesimi de bir diğeri.