Lineer motorlar, geleneksel döner motorla çalıştırılan lineer aktüatörlere kıyasla daha hızlı, daha hassas ve daha güvenilir performansla hareket kontrolünde neyin mümkün olduğunu yeniden tanımladı. Lineer 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, dönme hareketini doğrusal harekete dönüştüren mekanik cihazları ortadan kaldırır ve böylece sistemin ömrünü, hassasiyetini, hızını ve genel performansını artırır.

Artan üretkenlik, daha yüksek ürün kalitesi, hızlı geliştirme süresi ve daha düşük mühendislik maliyetlerine yönelik talep arttıkça, modüler lineer motor tasarımlarından yararlanılarak lineer motor teknolojisinin benimsenmesi giderek daha popüler hale geliyor. Metroloji, hassas kesme sistemleri, yarı iletken ve elektronik üretim ekipmanları, levha işleme, litografi, görsel denetim sistemleri, tıbbi ekipman ve cihazlar, test sistemleri, havacılık ve savunma, montaj hattı otomasyonu, baskı ve paketleme uygulamaları ve diğer birçok uygulamada bulunurlar. yüksek verim ve yüksek doğrulukta doğrusal hareket gerektirir.

Doğrusal motor tasarımının bileşenlerinin yüksek hassasiyetle ve tekrarlanabilir işlemlerle işlenmesi ve birleştirilmesi gerekir. Bu parçaların doğru şekilde hizalanması kritik öneme sahiptir ve önemli tasarım ayrıntıları ve montaj becerisi gerektirir.

Bugün yeni nesil modüler lineer motorlar oyunun kurallarını değiştirdi. Anahtar teslimi modüler lineer motorlar bir sisteme kolayca cıvatalanabilir ve anında çalışmaya hazır hale gelebilir, bu da mühendislik süresini önemli ölçüde azaltır. Mühendisler artık modüler lineer motor teknolojisinin güçlü avantajlarından makine tasarımlarında aylar hatta yıllar yerine yalnızca birkaç gün içinde yararlanabiliyor.

Dokuz ana bileşen doğrusal motor sistemlerini içerir:

1. Bir taban plakası
2. Bir motor bobini
3. Kalıcı bir manyetik yol (normalde neodim mıknatıslar)
4. Motor bobinini yüke bağlayan bir taşıyıcı
5. Taşıyıcının yönlendirildiği ve tabana bağlandığı doğrusal yataklı raylar
6. Konum geri bildirimi için doğrusal kodlayıcı
7. Bitiş durakları
8. Bir kablo yolu
9. Mıknatıs yolunu, kodlayıcıyı ve doğrusal rayları çevresel kirlenmeden korumak için isteğe bağlı körükler.

KONTROL DÖNGÜSÜ

Doğrusal motor tasarımının bileşenlerinin yüksek hassasiyetle ve tekrarlanabilir işlemlerle işlenmesi ve birleştirilmesi gerekir. Bu parçaların doğru şekilde hizalanması kritik öneme sahiptir ve önemli tasarım ayrıntıları ve montaj becerisi gerektirir. Örneğin, manyetik yol ve hareketli motor bobini düz, paralel olmalı ve aralarında belirli bir hava boşluğu kalacak şekilde monte edilmelidir. Hareketli bobin, manyetik yolun üzerindeki paralel hassas doğrusal yatak raylarına bağlı bir taşıyıcı üzerinde hareket eder. Doğrusal ölçeğe ve okuma kafasına sahip konum kodlayıcı, doğrusal motorun uygun hizalama prosedürleri ve 5 Gs'ye kadar hızlanmalara dayanacak sağlam bir montaj tasarımı gerektiren bir diğer kritik parçasıdır. Modüler lineer motorlarda bu ayrıntılar zaten hesaba katılmış ve kutudan çıkar çıkmaz ön mühendisliği yapılmıştır.

Gösterilen gibi modüler lineer motor sistemleri hassas, yüksek hızlı ve tekrarlanabilir doğrusal harekete ihtiyaç duyulduğunda kullanılır. Sistem, bilyalı vida, kayış ve kremayer ve pinyon aktüatörlerine bir alternatiftir.

Lineer motorun hareketini kontrol etmek için gelişmiş hareket kontrolörleri ve servo sürücüler kullanılır. Doğrusal motorlar sertlik ve frekans tepkisi açısından kesin bir avantaja sahiptir. Belirli frekans aralıklarında, geleneksel vidalı milleri 10 veya daha fazla kat kat aşan bir sertlik sergilerler. Bu özellik sayesinde lineer motorlar, harici parazitlerde bile yüksek konum ve hız döngüsü bant genişliklerini etkileyici bir hassasiyetle işleyebilir. Çoğunlukla 10 ila 100 Hz arasındaki rezonans frekanslarıyla karşılaşan vidalı millerin aksine, lineer motorlar daha yüksek frekanslarda çalışır ve rezonanslarını konum döngüsü bant genişliğinin çok ötesine yerleştirir.

Ancak mekanik şanzımanın kaldırılmasıyla ilgili bir taviz vardır. Bilyalı vidalar gibi mekanik bileşenler, makine kuvvetlerinden, doğal rezonans frekanslarından veya çapraz eksen titreşimlerinden kaynaklanan bozuklukların azaltılmasına yardımcı olur. Bunların ortadan kaldırılması, doğrusal motorları bu tür kesintilere doğrudan maruz bırakır. Sonuç olarak, bu bozuklukların telafi edilmesi, doğrudan servo ekseni üzerinde hareket ederek bunlarla doğrudan mücadele etmesi gereken hareket kontrol cihazının ve sürücü elektroniğinin sorumluluğu haline gelir. Rezonansları ortadan kaldırmak ve olağanüstü konum döngüsü kontrolü sağlamak için günümüzün gelişmiş kapalı döngü hareket algoritmalarının devreye girdiği yer burasıdır.

Lineer aktüatörler alanında lineer motorlar olağanüstü teknik yetenek sağlar. Motorların üstün sertlik sergileme ve daha yüksek frekanslarda çalışma yeteneği, onları geleneksel alternatiflerden ayırıyor. Rezonans frekanslarına meydan okuyan ve harici kesintilerin varlığında bile yüksek hassasiyeti koruyan lineer motorlar, ilgi çekici bir çözüm sunar.

Bununla birlikte, mekanik iletimin yokluğu, sistemin performansının ve güvenilirliğinin devam etmesini sağlayarak, bozulmaları ortadan kaldırmak için sağlam dengeleme stratejileri gerektirir. Hız ve konum döngüleri için hareket kontrol cihazı örnekleme frekansları tipik olarak 5 kHz'de başlar. Doğrusal bir motor ekseni, 1 veya 2 kHz frekansların kabul edilebilir olduğu geleneksel döner motor tahrikli eksenin beş ila on katı konum döngüsü bant genişliğine sahip olabilir. Bazı mevcut hareket kontrolörleri 20 kHz veya daha yüksek hızları örnekleyebilir, bu da ultra yüksek hızlı geri bildirim kontrolüne ve ultra hassas yol kontrolüne olanak tanır.

Çoğu modüler lineer motor üreticisi 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.

LİNEER MOTOR UYGULAMASI

Yıllar önce, bir mühendis ekibinin devrim niteliğinde bir projeye girişmesiyle lineer motorları kullanma konusunda değerli deneyimler kazandım: dünyanın ilk lineer motor tabanlı lazer kesim makinesini yaratmak. Döner servo motorlar tarafından tahrik edilen geleneksel lineer aktüatör teknolojileri, lineer motorlarla elde edilebilecek yüksek performans özelliklerini sağlayamadığı için, lineer motorların kullanılması endüstride devrim yaratmak için mükemmel bir seçimdi.

Teknolojiyi uygulamak kolay bir iş değildi. Projeyi derinlemesine incelediğimizde uygulamamızın ticari olarak mevcut olmayan lineer motor performans spesifikasyonlarını gerektirdiğini fark ettik. Yılmadan, uygulamamız için özel olarak lineer motorlar tasarlamaya karar verdik.

1.000 lbs'lik bir portal sistemini 1,5 G ivmeyle 2,5 m/sn'lik bir hızla hareket ettirmemiz gerektiğinden çok sayıda zorlukla karşılaştık, bu da aşırı kuvvetler üretebilecek doğrusal bir motor tasarlamamız gerektiği anlamına geliyordu. Ekibimiz azimle çalıştı ve sonunda lazer kesim makinemizin taleplerini karşılayabilecek lineer bir motor tasarlayana kadar araştırma ve geliştirmeye sayısız saatler harcadı. 14 ay sonra nihayet lineer motorlarımızı çalışır durumda gördüğümüzde, portal sistemini inanılmaz hız, kolaylık ve hassasiyetle hareket ettirdiğimizi görmek gurur verici bir an oldu. Elde edilen performans emsalsizdi. O zamanlar anahtar teslimi modüler lineer motorlar mevcut olsaydı, makine konseptimizin ne kadar hızlı tamamlanabileceğini düşünmek dikkate değer.

Lineer motor teknolojisi, 90'lı yıllarda lineer motor tasarım yolculuğuna çıktığımızdan beri büyük ölçüde gelişti. Yeni modüler tasarımların kullanıma sunulmasıyla birlikte hareket tasarımında ve lineer motorlarda yenilik ve ilerleme potansiyeli her zamankinden daha fazla. Modüler lineer motorlar, birçok endüstride çok çeşitli uygulamalara fayda sağlamak üzere hızla devreye alınabilecek daha hızlı, daha hassas ve güvenilir hareket kontrol özellikleriyle mümkün olanı yeniden tanımlıyor.