Doğrusal motorlar, geleneksel döner motor tahrikli doğrusal aktüatörlere kıyasla daha hızlı, daha hassas ve daha güvenilir performanslarıyla hareket kontrolünde mümkün olanı yeniden tanımladı. Doğrusal motorun benzersiz özelliği, yükün mekanik güç aktarım bileşenleri olmadan hareket ettirilmesidir. Bunun yerine, motor bobininin manyetik alanı tarafından üretilen doğrusal kuvvet doğrudan yüke bağlanır. Bu, döner hareketi doğrusal harekete dönüştüren mekanik cihazları ortadan kaldırarak sistemin ömrünü, hassasiyetini, hızını ve genel performansını artırır.

Artan verimlilik, daha yüksek ürün kalitesi, hızlı geliştirme süresi ve daha düşük mühendislik maliyetlerine olan talep arttıkça, modüler lineer motor tasarımlarından yararlanılarak lineer motor teknolojisinin benimsenmesi giderek daha popüler hale gelmektedir. Bu motorlar, metroloji, hassas kesme sistemleri, yarı iletken ve elektronik üretim ekipmanları, wafer işleme, litografi, görüntü denetleme sistemleri, tıbbi ekipman ve cihazlar, test sistemleri, havacılık ve savunma, montaj hattı otomasyonu, baskı ve paketleme uygulamaları ve yüksek verimlilik ve yüksek doğrulukta lineer hareket gerektiren diğer birçok uygulamada kullanılmaktadır.

Doğrusal motor tasarımının bileşenlerinin yüksek hassasiyet ve tekrarlanabilir süreçlerle işlenmesi ve birleştirilmesi gerekir. Bu parçaların doğru hizalanması kritik öneme sahiptir ve önemli tasarım detayları ve montaj becerisi gerektirir.

Günümüzde, yeni nesil modüler lineer motorlar oyunun kurallarını değiştirdi. Anahtar teslim modüler lineer motorlar, bir sisteme kolayca monte edilebiliyor ve hemen çalışmaya hazır hale geliyor, bu da mühendislik süresini önemli ölçüde azaltıyor. Mühendisler artık modüler lineer motor teknolojisinin güçlü avantajlarından makine tasarımlarına aylar hatta yıllar yerine sadece birkaç gün içinde faydalanabiliyorlar.

Doğrusal motor sistemleri dokuz ana bileşenden oluşur:

1. Bir taban plakası
2. Bir motor bobini
3. Kalıcı manyetik iz (genellikle neodim mıknatıslar)
4. Motor bobinini yüke bağlayan taşıyıcı
5. Arabanın üzerinde hareket ettiği ve tabana bağlandığı doğrusal yatak rayları.
6. Konum geri bildirimi için doğrusal bir kodlayıcı
7. Son duraklar
8. Bir kablo rayı
9. İsteğe bağlı körükler, mıknatıs rayını, kodlayıcıyı ve doğrusal rayları çevresel kirlenmeden korur.

KONTROL DÖNGÜSÜ

Doğrusal motor tasarımının bileşenlerinin yüksek hassasiyet ve tekrarlanabilir işlemlerle işlenmesi ve monte edilmesi gerekir. Bu parçaların doğru hizalanması kritik öneme sahiptir ve önemli tasarım detayları ve montaj becerisi gerektirir. Örneğin, manyetik ray ve hareketli motor bobini düz, paralel olmalı ve aralarında belirli bir hava boşluğu olacak şekilde monte edilmelidir. Hareketli bobin, manyetik rayın üzerinde bulunan paralel hassas doğrusal yatak raylarına bağlı bir taşıyıcı üzerinde hareket eder. Doğrusal ölçekli ve okuma kafasına sahip konum kodlayıcı, 5 G'ye kadar ivmelere dayanacak şekilde doğru hizalama prosedürleri ve sağlam bir montaj tasarımı gerektiren doğrusal motorun bir diğer kritik parçasıdır. Modüler doğrusal motorlarda, bu detaylar zaten hesaba katılmış ve kutudan çıkar çıkmaz önceden tasarlanmıştır.

Gösterilen gibi modüler doğrusal motor sistemleri, hassas, yüksek hızlı ve tekrarlanabilir doğrusal hareket gerektiğinde kullanılır. Bu sistem, bilyalı vida, kayış ve kremayer dişli aktüatörlere bir alternatiftir.

Gelişmiş hareket kontrolörleri ve servo sürücüler, lineer motorun hareketini kontrol etmek için kullanılır. Lineer motorlar, sertlik ve frekans tepkisi açısından belirgin bir avantaja sahiptir. Belirli frekans aralıklarında, geleneksel bilyalı vidalara göre 10 kat veya daha fazla bir sertlik sergilerler. Bu özellik sayesinde, lineer motorlar, dış etkenlere rağmen, yüksek konum ve hız döngüsü bant genişliklerini etkileyici bir hassasiyetle işleyebilirler. Genellikle 10 ile 100 Hz arasında rezonans frekanslarıyla karşılaşan bilyalı vidaların aksine, lineer motorlar daha yüksek frekanslarda çalışır ve rezonanslarını konum döngüsü bant genişliğinin çok ötesine taşırlar.

Ancak, mekanik iletimin ortadan kaldırılmasıyla ilgili bir dezavantaj da vardır. Bilyalı vidalar gibi mekanik bileşenler, makine kuvvetlerinden, doğal rezonans frekanslarından veya eksenler arası titreşimlerden kaynaklanan bozulmaları azaltmaya yardımcı olur. Bunların ortadan kaldırılması, doğrusal motorları bu tür bozulmalara doğrudan maruz bırakır. Sonuç olarak, bu bozulmaları telafi etmek, doğrudan servo eksenine etki ederek bu sorunlarla başa çıkmak zorunda olan hareket kontrol ünitesinin ve sürücü elektroniğinin sorumluluğu haline gelir. İşte burada, rezonansları ortadan kaldırmak ve olağanüstü konum döngüsü kontrolü sağlamak için günümüzün gelişmiş kapalı döngü hareket algoritmaları devreye giriyor.

Doğrusal aktüatörler alanında, doğrusal motorlar olağanüstü teknik yetenekler sunar. Motorların üstün sertlik gösterme ve daha yüksek frekanslarda çalışma yeteneği, onları geleneksel alternatiflerden ayırır. Rezonans frekanslarına meydan okuyarak ve dış etkenlerin varlığında bile yüksek hassasiyeti koruyarak, doğrusal motorlar cazip bir çözüm sunar.

Bununla birlikte, mekanik iletimin olmaması, sistemin sürekli performansını ve güvenilirliğini sağlamak için bozulmaları gidermek üzere sağlam dengeleme stratejilerini gerektirir. Hız ve konum döngüleri için hareket kontrol cihazı örnekleme frekansları tipik olarak 5 kHz'den başlar. Doğrusal bir motor ekseni, 1 veya 2 kHz frekansların kabul edilebilir olduğu geleneksel döner motor tahrikli bir eksenin beş ila on katı arasında bir konum döngüsü bant genişliğine sahip olabilir. Bazı güncel hareket kontrol cihazları, ultra yüksek hızlı geri besleme kontrolü ve ultra hassas yol kontrolü sağlayan 20 kHz veya daha yüksek örnekleme hızlarına sahiptir.

Modüler lineer motor üreticilerinin çoğu aynı zamanda hareket kontrolü ve servo uzmanı olduğundan, birçok kontrol döngüsü zorluğu ve mekanik rezonans endişesi de iyi düşünülmüş ve bu zorlukları hafifletmek için çözümler ve araçlar sağlanmıştır.

DOĞRUSAL MOTOR UYGULAMASI

Yıllar önce, dünyanın ilk doğrusal motor tabanlı lazer kesim makinesini yaratmak üzere devrim niteliğinde bir projeye girişen bir mühendis ekibiyle birlikte doğrusal motorlar kullanarak değerli deneyimler kazandım. Doğrusal motorların kullanımı, endüstriyi alt üst etmek için mükemmel bir çözümdü, çünkü döner servo motorlarla çalışan geleneksel doğrusal aktüatör teknolojileri, doğrusal motorlarla elde edilebilen yüksek performans yeteneklerini sağlayamıyordu.

Teknolojiyi uygulamaya geçirmek kolay bir iş değildi. Projeye derinlemesine daldıkça, uygulamamızın piyasada bulunmayan doğrusal motor performans özelliklerine ihtiyaç duyduğunu fark ettik. Yılmadan, uygulamamız için özel olarak doğrusal motorlar tasarlamaya karar verdik.

1.000 lbs ağırlığındaki bir portal sistemini 1.5 G ivmeyle saniyede 2.5 m hızla hareket ettirmemiz gerektiğinden, sayısız zorlukla karşılaştık; bu da aşırı kuvvetler üretebilen bir lineer motor tasarlamamız gerektiği anlamına geliyordu. Ekibimiz, lazer kesim makinemizin taleplerini karşılayabilecek bir lineer motor geliştirene kadar sayısız saat araştırma ve geliştirme yaparak yılmadan çalıştı. 14 ay sonra lineer motorlarımızın portal sistemini inanılmaz bir hız, kolaylık ve hassasiyetle hareket ettirdiğini görmek gurur verici bir andı. Elde edilen performans emsalsizdi. Eğer o zamanlar kullanıma hazır modüler lineer motorlar mevcut olsaydı, makine konseptimizin ne kadar daha hızlı tamamlanabileceğini düşünmek şaşırtıcı.

90'lı yıllarda lineer motor tasarım yolculuğuna başladığımızdan beri lineer motor teknolojisi büyük ölçüde gelişti. Yeni modüler tasarımların tanıtılmasıyla, hareket tasarımı ve lineer motorlarda yenilik ve ilerleme potansiyeli her zamankinden daha büyük. Modüler lineer motorlar, daha hızlı, daha hassas ve güvenilir hareket kontrol yetenekleriyle mümkün olanı yeniden tanımlıyor ve birçok sektördeki çok çeşitli uygulamalara hızla fayda sağlayacak şekilde devreye alınabiliyor.