Doğrusal motorlar, hareket kontrolünde mümkün olanı, geleneksel, döner motorlu doğrusal aktüatörlere kıyasla daha hızlı, daha hassas ve daha güvenilir performansla yeniden tanımlamıştır. Doğrusal bir motorun benzersiz özelliği, yükün mekanik güç iletim bileşenleri olmadan hareket ettirilmesidir. Bunun yerine, motor bobinin manyetik alanı tarafından üretilen doğrusal kuvvet doğrudan yüke bağlanır. Bu, döner hareketi doğrusal hale getiren mekanik cihazları ortadan kaldırır, böylece sistemin ömrünü, hassasiyetini, hızını ve genel performansını artırır.

Artan üretkenlik, daha yüksek ürün kalitesi, hızlı geliştirme süresi ve daha düşük mühendislik maliyetleri için talep arttıkça, doğrusal motor teknolojisinin benimsenmesi modüler doğrusal motor tasarımlarından yararlanarak giderek daha popülerdir. Metroloji, hassas kesme sistemleri, yarı iletken ve elektronik üretim ekipmanlarında, gofret taşıma, litografi, görme denetim sistemlerinde, tıbbi ekipmanlarda ve test sistemleri, havacılık ve savunma, montaj hattı otomasyonu, baskı ve ambalaj uygulamalarında ve diğer birçok uygulamada bulunurlar. yüksek verim ve yüksek hassasiyetli doğrusal hareket gerektirir.

Doğrusal motor tasarımının bileşenlerinin işlenmesi ve yüksek hassasiyetli ve tekrarlanabilir işlemlerle birleştirilmesi gerekir. Bu parçaların uygun şekilde hizalanması kritiktir ve önemli tasarım detayı ve montaj becerisi gerektirir.

Bugün, yeni nesil modüler doğrusal motorlar oyunu değiştirdi. Anahtar teslim modüler doğrusal motorlar bir sisteme kolayca cıvatalanabilir ve hemen çalışmaya hazırdır ve mühendislik süresini önemli ölçüde azaltır. Mühendisler artık modüler doğrusal motor teknolojisinin güçlü faydalarından aylar hatta yılların aksine sadece günlerde makine tasarımlarına yararlanabilirler.

Dokuz ana bileşen doğrusal motor sistemleri içerir:

1. Bir taban plakası
2. Bir Motor Bobini
3. Kalıcı bir manyetik parça (normalde neodim mıknatıslar)
4. Motor bobini yüke bağlayan bir taşıma
5. Taşıyıcının yönlendirildiği ve tabana bağlandığı doğrusal yatak rayları
6. Konum geri bildirimi için doğrusal bir kodlayıcı
7. Son Duruşlar
8. Bir kablo pisti
9. Mıknatıs rayını, kodlayıcıyı ve doğrusal rayları çevresel kirlenmeden korumak için isteğe bağlı körük.

Kontrol Döngüsü

Doğrusal motor tasarımının bileşenlerinin işlenmesi ve yüksek hassasiyetli ve tekrarlanabilir işlemlerle birleştirilmesi gerekir. Bu parçaların uygun şekilde hizalanması kritiktir ve önemli tasarım detayı ve montaj becerisi gerektirir. Örneğin, manyetik parça ve hareketli motor bobini düz, paralel olmalı ve aralarında belirli bir hava boşluğu ile monte edilmelidir. Hareketli bobin, manyetik rayın üzerindeki paralel hassas doğrusal yatak raylarına bağlı bir taşıyıcıya biner. Doğrusal ölçekli ve okuma kafasına sahip konum kodlayıcısı, doğrusal bir motorun, uygun hizalama prosedürleri ve 5 g'a kadar hızlanmaya dayanacak sağlam bir montaj tasarımı gerektiren bir başka kritik parçasıdır. Modüler doğrusal motorlarla, bu detaylar zaten açıklanmış ve kutudan çıkarılmıştır.

Gösterilen gibi modüler doğrusal motor sistemleri, hassas, yüksek hızlı ve tekrarlanabilir doğrusal hareket gerektiğinde kullanılır. Sistem, bilyalı vida, kemer ve raf ve pinyon aktüatörlerine bir alternatiftir.

Doğrusal motorun hareketini kontrol etmek için gelişmiş hareket kontrolörleri ve servo sürücüler kullanılır. Doğrusal motorlar sertlik ve frekans tepkisi konusunda kesin bir avantaja sahiptir. Bazı frekans aralıklarında, geleneksel bilyalı vidaları 10 veya daha fazla dikkate değer bir faktörle aşan bir sertlik sergilerler. Bu özellik ile doğrusal motorlar, dış rahatsızlıklarla bile yüksek pozisyon ve hız döngüsü bant genişliklerini etkileyici bir hassasiyetle işleyebilir. Genellikle 10 ila 100 Hz arasındaki rezonans frekanslarıyla karşılaşan bilyalı vidaların aksine, doğrusal motorlar daha yüksek frekanslarda çalışır ve rezonanslarını konum döngüsü bant genişliğinin çok ötesine yerleştirir.

Bununla birlikte, mekanik iletimin çıkarılması ile ilişkili bir değiş tokuş vardır. Bilyalı vidalar gibi mekanik bileşenler, makine kuvvetlerinden, doğal rezonans frekanslarından veya çapraz eksen titreşimlerinden kaynaklanan bozuklukları azaltmaya yardımcı olur. Eliminasyonları doğrusal motorları doğrudan bu tür aksamalara maruz bırakır. Sonuç olarak, bu rahatsızlıkları telafi etmek, hareket kontrolörünün sorumluluğundadır ve doğrudan servo eksenine hareket eden bunlarla başa çıkması gereken elektronikler. Rezonansları ortadan kaldırmak ve dikkate değer pozisyon döngüsü kontrolü sağlamak için günümüzün sofistike kapalı döngü hareket algoritmaları devreye giriyor.

Doğrusal aktüatörler alanında, doğrusal motorlar olağanüstü teknik kahramanlık sağlar. Motorların üstün sertlik sergileme ve daha yüksek frekanslarda çalışma yeteneği, bunları geleneksel alternatiflerden ayırır. Rezonant frekanslarına meydan okuyarak ve dışsal aksamaların varlığında bile yüksek hassasiyeti koruyarak, doğrusal motorlar zorlayıcı bir çözüm sunar.

Bununla birlikte, mekanik iletimin olmaması, rahatsızlıklara karşı koymak için güçlü tazminat stratejileri gerektirir ve sistemin sürekli performansını ve güvenilirliğini sağlar. Hız ve konum döngüleri için hareket denetleyicisi örnekleme frekansları tipik olarak 5 kHz'de başlar. Doğrusal bir motor ekseni, 1 veya 2 kHz frekanslarının kabul edilebilir olduğu geleneksel döner motorlu bir eksenin beş ila on katı bir konum döngüsü bant genişliğine sahip olabilir. Mevcut hareket kontrolörleri, 20 kHz veya daha büyük örnek oranlarını oluşturabilir, bu da ultra yüksek hız geri besleme kontrolü ve ultra kesintiye uğramış yol kontrolünü sağlar.

Modüler doğrusal motor üreticilerinin çoğu da hareket kontrolü ve servo uzmanları olduğundan, birçok kontrol döngüsü zorluğu ve mekanik rezonans endişeleri de iyi düşünülmüş ve bu zorlukları azaltmak için çözümler ve araçlar sağlanmıştır.

Doğrusal Motor Uygulaması

Devrimci bir projeye başlayan bir mühendis ekibi ile yıllar önce doğrusal motorları kullanarak değerli deneyim kazandım: dünyanın ilk doğrusal motor bazlı lazer kesme makinesini yaratmak. Doğrusal motorları kullanmak, Rotary Servo Motors tarafından yönlendirilen geleneksel doğrusal aktüatör teknolojileri, doğrusal motorlarla elde edilebilen yüksek performanslı yetenekleri sağlayamadığından, endüstriyi bozmak için mükemmel bir uyumdu.

Teknolojiyi uygulamak kolay bir iş değildi. Projeye girdikçe, uygulamamızın ticari olarak mevcut olmayan doğrusal motor performans özellikleri gerektirdiğini fark ettik. Ölümsüz, özellikle uygulamamız için doğrusal motorlar tasarlamaya karar verdik.

1.5 g hızlanma ile 1.000 lbs'lik bir portal sistemini 2,5 m/sn hızlı bir şekilde hareket ettirmemiz gerektiğinden, çok sayıda zorlukla karşılaştık, yani aşırı kuvvetler üretebilecek doğrusal bir motor tasarlamamız gerekiyordu. Ekibimiz ısrar etti, nihayet lazer kesme makinemizin taleplerini karşılayabilecek doğrusal bir motor tasarlayana kadar araştırma ve geliştirmeye sayısız saat döktü. Sonunda doğrusal motorlarımızı 14 ay sonra eylemde gördüğümüz gururlu bir andı, portal sistemini inanılmaz hız, kolaylık ve hassasiyetle itti. Elde edilen performans benzeri görülmemişti. O zaman anahtar teslimi modüler doğrusal motorlar mevcutsa, makine konseptimizin ne kadar hızlı tamamlanabileceğini düşünmek dikkat çekicidir.

90'larda doğrusal bir motor tasarım yolculuğuna çıktığımızdan beri doğrusal motor teknolojisi büyük ölçüde gelişti. Yeni modüler tasarımların piyasaya sürülmesiyle, hareket tasarımında ve doğrusal motorlarda yenilik ve ilerleme potansiyeli her zamankinden daha fazladır. Modüler doğrusal motorlar, birçok endüstride çok çeşitli uygulamalara fayda sağlamak için hızla dağıtılabilen daha hızlı, daha hassas ve güvenilir hareket kontrol yetenekleriyle mümkün olanı yeniden tanımlıyor.