Doğrusal motorlar çoğalıyor. Makinelere mutlak en yüksek hassasiyet ve dinamik performansı verirler.

Doğrusal motorlar konumlandırma için çok hızlı ve hassastır, ancak aynı zamanda makine kafaları ve slaytların yanı sıra araç ve kısmi işleme sistemleri için yavaş, sabit bir hıza sahiptir. Çeşitli uygulamalar - lazer cerrahisi, görme muayenesi ve şişe ve bagaj kullanımı - son derece güvenilir oldukları, çok az bakım gerektirdikleri ve üretim döngülerini iyileştirdikleri için doğrusal motorlar kullanırlar.

Daha yüksek hız ve kuvvet

Doğrusal motorlar, bir dizi kuplaj bileşenini ortadan kaldıran, mekanik kaplinler, kasnaklar, zamanlama kayışları, top vidaları, zincir sürücüler ve raf ve pinyonlar için doğrudan yüklerine bağlıdır. Bu da maliyetleri ve hatta tepkiyi azaltır. Doğrusal motorlar ayrıca tutarlı hareket, yüz milyonlarca döngü için hassas konumlandırma ve daha yüksek hızlara izin verir.

Doğrusal motorlarla elde edilebilen tipik hızlar değişir: Makineler (çok sayıda kısa hareket yapan) ve muayene ekipmanı kullanımıdoğrusal stepler60 inç/sec hızları; Uçan kesme uygulamaları ve daha uzun hareketler yapan toplama ve yerleştirme makineleri kullanınCog içermeyen fırçasız200 inçlik hızlar için doğrusal motorlar; Roller bardak altlıkları, araç fırlatıcıları ve insan taşıyıcıları doğrusal kullanıyorAC indüksiyonuMotorlar 2.000 inçlik hıza ulaşacak.

Hangi doğrusal motor teknolojisinin en iyi olduğunu belirleyen başka bir faktör: uygulama yükünü hareket ettirmek için gereken kuvvet. Uygulamanın hızlanma profili ile birlikte yük veya kütle sonuçta bu kuvveti belirler.

Her uygulama farklı zorluklar sunar; Bununla birlikte, genel olarak, kısmen transfer sistemleri 220 N veya 50 lb'ye kadar kuvvetli doğrusal stepler kullanır; Yarıiletken, lazer kesme, su jet kesimi ve robotikler 2.500 N'ye fırçasız çark içermeyen motorlar kullanır; Konveyör sistemleri 2.200 n'ye doğrusal AC indüksiyon motorları kullanır; Aktarma hattı ve takım tezgahları demir çekirdekli fırçasız motorları 14.000 N olarak kullanır. Her uygulamanın farklı olduğunu ve üretici uygulama mühendislerinin genellikle bu spesifikasyon adımında yardım sağladığını unutmayın.

Hız ve kuvvetin yanı sıra diğer faktörler de mevcuttur. Örneğin, konveyör sistemleri uzun seyahat uzunluğu ve kalıcı mıknatıslar olmadan pasif ikincil olmanın avantajları nedeniyle doğrusal AC indüksiyon motorları kullanır. Lazer göz cerrahisi ve yarı iletken imalat gibi uygulamalar, seyahatin doğruluğu ve pürüzsüzlüğü için fırçasız çark içermez.

Temel operasyon

Doğrusal motorlar, iki elektromanyet kuvvetinin etkileşimi ile çalışır - bir döner motorda tork üreten aynı temel etkileşim.

Bir döner motoru kestiğini ve ardından düzleştirdiğini hayal edin: Bu, doğrusal bir motorun geometrisi hakkında kaba bir fikir verir. Yükün tork için dönen bir şaftla birleştirilmesi yerine, yük doğrusal hareket ve kuvvet için düz hareketli bir arabaya bağlanır. Kısacası, tork, bir döner motorun sağladığı işin ifadesidir, oysa kuvvet doğrusal motor çalışmasının ifadesidir.

Kesinlik

Önce geleneksel bir döner step sistemini ele alalım: inç başına 5 devir artışı olan bir top vidasına bağlı, doğruluk yaklaşık 0.004 ila 0.008 inç veya 0.1 ila 0.2 mm'dir. Servomotor ile çalışan bir döner sistem 0.001 ila 0.0001 inç kadar doğrudur.

Aksine, doğrudan yüküne bağlı doğrusal bir motor, 0.0007 ila 0.000008 inç arasında değişen doğruluk sağlar. Kuplaj ve top vidalı tepkinin bu rakamlara dahil edilmediğine dikkat edin ve bunların döner sistemlerin doğruluğunu daha da bozar.

Göreceli doğruluk değişir: burada detaylandırdığımız tipik döner step, yine de bir insan saçının çapına doğru konumlandırabilir. Bununla birlikte, servolar bunu 80 kata kadar geliştirirken, doğrusal bir motor bunu daha da iyileştirebilir - insan saçının çapından 500 kat daha küçük.

Bazen bakım ve maliyet (ekipmanın ömrü boyunca) doğruluktan daha önemli hususlardır. Doğrusal motorlar burada da mükemmeldir: Bakım maliyetleri genellikle doğrusal motorların kullanımı ile azalır, çünkü temassız parçalar makine işlemini geliştirir ve arızalar arasındaki ortalama süreyi arttırır. Buna ek olarak, doğrusal motorların sıfır tepkisi, makine ömrünü daha da genişleten şoku ortadan kaldırır. Diğer faydalar: Bakım döngüleri arasındaki zaman artırılabilir ve daha fazla operasyonel akışa izin verilebilir. Daha az bakım ve ilgili personel, kâr elde etmek ve ekipman yaşamı üzerindeki sahiplik maliyetini azaltır.

Faydaları Karşılaştırılmış

Uygulamalar doğrusal hareket gerektirir. Bir döner motor kullanıyorsanız, döneri doğrusal harekete dönüştürmek için mekanik bir dönüşüm mekanizması gerekir. Burada tasarımcılar, sınırlamaları en aza indirirken uygulamaya en uygun dönüşüm mekanizmasını seçerler.

• Doğrusal motor ve kayış ve kasnak:Bir döner motordan doğrusal hareket elde etmek için, ortak bir yaklaşım bir kayış ve kasnak kullanmaktır. Tipik olarak, itme kuvveti kemer gerilme mukavemeti ile sınırlıdır; Hızlı başlar ve duraklar kayış gerilmesine ve dolayısıyla rezonansa neden olabilir, bu da çökme süresinin artmasına neden olur. Mekanik rüzgar, tepki ve kayış germe de tekrarlanabilirlik, doğruluk ve makine verimi daha düşük. Hız ve tekrarlanabilirlik Servo Motion'daki oyunun adı olduğundan, bu en iyi seçim değildir. Bir kemer-pulley tasarımının 3 m/saniyeye ulaşabileceği durumlarda, doğrusal 10 m/saniye ulaşabilir. Herhangi bir tepki veya rüzgâr olmadan, doğrudan tahrikli doğrusal motorlar tekrarlanabilirliği ve doğruluğu daha da artırır.
• Raf ve pinyona karşı doğrusal motor:Raf ve pinyonlar, kemer ve pulley tasarımlarından daha fazla itme ve mekanik sertlik sağlar. Bununla birlikte, zaman içinde çift yönlü aşınma şüpheli tekrarlanabilir ve yanlışlıklara yol açar - bu mekanizmanın ana dezavantajları. Backlash, motor geri bildirimlerinin gerçek yük konumunu tespit etmesini, kararsızlığa yol açmasını ve daha düşük kazançları ve daha yavaş genel performansı zorlamasını önler. Kontrast olarak, doğrusal motorlarla güçlendirilen makineler daha hızlıdır ve daha doğru bir şekilde konumdur.
• Doğrusal motor ve top vidası:Rotar'ı doğrusal harekete dönüştürmek için en yaygın yaklaşım, bir kurşun veya top vidası kullanmaktır. Bunlar ucuz ama daha az verimlidir: kurşun vidalar tipik olarak% 50 veya daha az ve top vidaları, yaklaşık% 90. Yüksek sürtünme ısı üretir ve uzun süreli aşınma doğruluğu azaltır. Seyahat mesafesi mekanik olarak sınırlıdır. Ek olarak, doğrusal hız sınırları sadece artış artışı ile genişletilebilir, ancak bu konumsal çözünürlüğü bozar; Aşırı yüksek rotasyonel hızı, vidaların kırbaçlanmasına neden olabilir, bu da titreşime neden olabilir. Doğrusal motorlar uzun, sınırsız seyahat verir. Yükte bir kodlayıcı ile, uzun süreli doğruluk tipik olarak ± 5 um/300 mm'dir.

Temel doğrusal motor tipleri

Farklı döner motor teknolojileri olduğu için, diğerleri arasında step, fırçasız ve doğrusal AC indüksiyonu da birkaç doğrusal motor tipi de var. Doğrusal teknolojinin sürücüleri (amplifikatörler) artı konumlandırıcılar (hareket kontrolörleri) ve geri besleme cihazlarını (salon sensörleri ve kodlayıcılar gibi) endüstride yaygın olarak kullandığını unutmayın.

Birçok tasarım özel doğrusal motorlardan yararlanır, ancak stok tasarımları genellikle uygundur.

Fırçasız demir çekirdekli doğrusal motorlarhareketli forcada çelik laminasyon ile karakterize edilir. Bu motor tipi daha yüksek kuvvetli derecelendirmeye sahiptir ve daha verimlidir, ancak nispeten boyutta dişli olmayan motorlardan üç ila beş kat daha ağırdır. Sabit plato, nikel soğuk algınlığı çelik bir plaka üzerine bağlanmış çok kutuplu alternatif polarite kalıcı mıknatıslardan oluşur. Hareketli farik üzerindeki çelik laminasyonlar, sabit kalemdeki mıknatıslarla reaksiyona girer, bu da “çekici” bir kuvvet geliştirir ve motor bir mıknatıs alanından diğerine hız varyasyonlarına neden olurken az miktarda dişli veya dalgalanma sergiler.

Bu motorlar büyük miktarda tepe kuvveti geliştirir, daha fazla termal kütle ve uzun termal zaman sabitine sahiptir-bu nedenle, transfer hatlarında ve takım tezgahlarında olduğu gibi çok ağır yükleri hareket ettiren yüksek kuvvetli, aralıklı görev döngüsü uygulamaları için uygundur; Sınırsız seyahat için tasarlanmıştır ve örtüşen yörüngelere sahip çoklu hareketli platolar içerebilir.

Fırçasız çark içermeyen motorlarÇelik laminasyonlar olmadan hareketli forcada bir bobin tertibatı bulundurun. Bobin tel, epoksi ve manyetik olmayan destek yapısından oluşur. Bu ünite ağırlık bakımından çok daha hafiftir. Temel tasarım daha az miktarda kuvvet üretir, bu nedenle sabit piste ek mıknatıslar yerleştirilir (kuvveti artırmaya yardımcı olur) ve pist bu U'nun her iki tarafında m mıknatıslarla şekillendirilmiştir. .

Bu motorlar, tarama veya muayene ekipmanı gibi manyetik dişli olmadan düzgün çalışma gerektiren uygulamalar için uygundur. Yüksek hızlandırmaları yarı iletken seçme ve yer, çip sıralama ve lehim ve yapışkan dağıtımda yararlıdır. Bu motorlar sınırsız seyahat için tasarlanmıştır.

Doğrusal stepleruzun zamandır mevcuttur; Hareketli farik, tam olarak dişlerle, tek bir kalıcı mıknatıs ve lamine çekirdeğe yerleştirilmiş bobinlerle yerleştirilmiş lamine çelik çekirdeklerden oluşur. (İki bobinin iki aşamalı bir step ile sonuçlandığını unutmayın.) Bu tertibat bir alüminyum gövdede kapsüllenir.

Sabit pasta, çelik bir çubuk, öğütülmüş ve nikel kaplamalı fotokimyasal olarak kazınmış dişlerden oluşur. Bu sınırsız uzunluk için uçtan uca istiflenebilir. Motor, forcer, rulmanlar ve merdanelerle birlikte gelir. Mıknatısın çekici kuvveti yataklar için bir ön yük olarak kullanılır; Ayrıca, ünitenin çeşitli uygulamalar için ters bir konumda çalıştırılmasını sağlar.

AC İndüksiyon MotorlarıÇelik laminasyonlar ve faz sargılarından oluşan bir bobin düzeneği olan bir forcadan oluşur. Sargılar tek veya üç fazlı olabilir. Bu, doğrudan çevrimiçi kontrol veya bir invertör veya vektör sürücüsü aracılığıyla kontrol sağlar. Sabit merdane (reaksiyon plakası olarak adlandırılır) genellikle ince bir alüminyum tabakadan veya soğuk rulo çeliğine bağlı bakırdan oluşur.

Forcer bobin enerjilendirildikten sonra, reaksiyon plakası ile etkileşir ve hareket eder. Daha yüksek hızlar ve sınırsız seyahat uzunlukları bu tasarımın güçlü yönleridir; Malzeme taşıma, insanların taşıyıcıları, konveyörler ve kayma kapıları için kullanılırlar.

Yeni Tasarım Konseptleri

En son tasarım iyileştirmelerinden bazıları yeniden yapılanma yoluyla uygulanmıştır. Örneğin, bazı doğrusal step motorlar (başlangıçta bir düzlemde hareket sağlamak için tasarlanmıştır) artık XY hareketi için iki düzlemde hareket sağlamak için yeniden yapılandırılmıştır. Burada, hareketli forer, 90 ° 'de ortogonal olarak monte edilmiş iki doğrusal kademeden oluşur, böylece biri x eksen hareketi sağlar ve diğeri Y ekseni hareketi sağlar. Çakışan yörüngelere sahip çoklu zorlular da mümkündür.

Bu iki düzlemli motorlarda, sabit platform (veya Platen) güç için yeni kompozit yapı kullanır. Sertlik de iyileştirilir, bu nedenle önceki üretim modellerine kıyasla sapma% 60 ila 80 azalır. Platen düzlüğü, doğru hareket için 300 mm başına 14 mikronun aştığını. Son olarak: Steps doğal çekici bir kuvvete sahip olduğundan, bu kavram platonun ya yüz yukarı veya ters monte edilmesine izin verir, böylece uygulamalar için çok yönlülük ve esneklik sağlar.

Başka bir mühendislik yeniliği - su soğutma - doğrusal AC indüksiyon motorlarının kuvvet kapasitesini%25 artırır. Bu yetenek uzantısının yanı sıra sınırsız seyahat uzunluğunun yararı ile AC indüksiyon motorları birçok uygulama için en yüksek performansı sağlar: eğlence gezileri, bagaj taşıma ve insan taşıyıcıları. Hız, şu anda endüstride mevcut olan ayarlanabilir hız sürücüleri aracılığıyla değişkendir (6 ila 2.000 inç/sec).

Yine başka bir motor, hareket sağlamak için doğrusal hareketli bir parçaya sahip sabit bir silindirik gövde içerir. Hareketli kısım, bakır kaplı çelik, hareketli bir bobin veya bir silindir içindeki bir piston gibi hareketli bir mıknatıstan oluşan bir çubuk olabilir.

Bu tasarımlar, doğrusal motor artı doğrusal bir aktüatöre benzer şekilde yararlanıyor. Uygulamalar arasında biyomedikal kolonoskopiler, uzun deklanşör aktüatörleri olan kameralar, titreşim sönümleme gerektiren teleskoplar, motorları, jeneratörleri çevrimiçi koymak için kırıcıları atan jeneratör anahtar dişlileri ve tortillas damgasını vururken gıda presleme bulunur.

Tam doğrusal motor paketleri veya aşamalar, yüklerin konumlandırılması için uygundur. Bunlar motor, geri bildirim kodlayıcı, sınır anahtarları ve kablo taşıyıcıdan oluşur. Çok eksenli hareket için aşamaları istiflemek mümkündür.

Doğrusal aşamaların bir avantajı, geleneksel konumlandırıcılara kıyasla daha küçük alanlara sığmalarını sağlayan düşük profilleridir. Daha az bileşen artan güvenilirlik sağlar. Burada motor normal sürücülere bağlanır. Kapalı döngü işleminde, konum döngüsü bir hareket denetleyicisi ile kapatılır.

Yine, stok ürünlerinin yanı sıra, özel ve özel tasarımlar bol miktarda bulunur. Sonunda, uygulama ihtiyaçları için uygun optimum doğrusal ürünü belirlemek için bir uygulama mühendisi ile ekipman ihtiyaçlarını gözden geçirmek en iyisidir.