Elektronik, optik, bilgisayar, muayene, otomasyon ve lazer endüstrileri çeşitli konumlandırma sistemi özellikleri gerektirir.Hiç kimse herkes için doğru değil.

Yüksek hassasiyetli konumlandırma sisteminin en uygun şekilde çalışmasını sağlamak için, sistemi oluşturan bileşenlerin-rulmanları, konum ölçüm sistemi, motor ve sürücü sistemi ve kontrolör-uygulama kriterlerini karşılamak için mümkün olduğu kadar birlikte çalışmalıdır. .

Taban ve yatak

Optimum sistem yapılandırmasına karar vermek için önce sistemin mekanik kısmını göz önünde bulundurun. Doğrusal aşamalar için, bunlar dört ortak temel ve atış tasarım seçeneğidir:
• Alüminyum taban ve Bolton topu taşıyan yollarla kaydırın.
• Alüminyum veya çelik taban ve çelik raylarda dört devridaim silindir taşıyan bloklara sahip alüminyum veya çelik tarafı.
• Meehanit dökme demir taban ve entegre silindir taşıyan yollarla kaydırın.
• Granit veya dökme demir slayt ve hava yatakları ile granit kılavuzları.

Alüminyum, meehanit veya çelikten daha hafiftir, ancak daha az sert, daha az kararlı, daha az dayak alabilir ve daha az strese dayanıklıdır. Ek olarak, alüminyum sıcaklık değişikliklerine karşı çok daha duyarlıdır. Dökme demir alüminyumdan% 150 daha sert ve titreşim sönümlemesinde% 300 daha iyidir. Çelik dayanıklı ve demirden daha güçlüdür. Bununla birlikte, hızlı hareket etmek ve yerleşmek için zararlı olan uzun süreli çınlama yaşar.

Hava yataklarına sahip granit kılavuzları en sert, en dayanıklı kombinasyonu sağlar. Granit, submikron aralığında düzlük ve düzlük için cilalanabilir. Granit bir masanın dezavantajı, granitin kütlesi nedeniyle daha büyük bir boşluk zarfına sahip olması ve çelik veya demir bazlı bir konumlandırma sisteminden daha ağır olmasıdır. Bununla birlikte, rulmanlar ve granit kılavuz yüzeyler arasında temas olmadığından, aşınma yoktur ve hava yatakları büyük ölçüde kendi kendini temizler. Ayrıca, granit mükemmel titreşim sönümleme özelliklerine ve termal stabiliteye sahiptir.

Buna ek olarak, tablonun kendisinin tasarımı tablonun genel performansında önemlidir. Tablolar, birçok parçalı cıvata birimlerinden basit döküm tabanlarına ve slaytlara kadar çeşitli yapılandırmalarda gelir. Tablo boyunca bir malzemenin kullanılması genellikle sıcaklık varyasyonlarına daha düzgün bir yanıt sağlar ve bu da daha doğru bir sisteme yol açar. Ribbing gibi özellikler, hızlı yerleşmeyi mümkün kılan sönümleme sağlar.

İntegral yollar, uzun bir süre sonra bile, ön yük için yolların ayarlanmasına gerek olmadığı için cıvata açısından bir avantaja sahiptir.

Çapraz silindir yataklarının silindir ve yarış yolu arasında hat teması vardır, oysa bilyalı yatakların top ve yarış yolu arasında nokta teması vardır. Bu genellikle silindir yatakları için daha pürüzsüz bir hareketle sonuçlanır. Yuvarlanan yüzey üzerinde daha az yüzey deformasyonu (ve aşınma) vardır ve daha büyük bir temas alanı vardır, bu nedenle yük daha eşit olarak dağıtılır. 4,5 ila 14 kg/rulmana kadar olan yükler, yaklaşık 150 ila 300 newton/mikron yüksek mekanik sertlik ile birlikte standarttır. Dezavantajlar arasında çizgi temasından doğal sürtünme bulunur.

Bununla birlikte, top yatağının sürtünmesini sınırlayan küçük temas alanı da yük kapasitesini sınırlar. Makaralı rulmanlar genellikle bilyalı rulmanlardan daha uzun ömürlere sahiptir. Bununla birlikte, silindir rulmanları daha pahalıdır.

Bir üreticinin standart tablo boyutları 25 ila 1.800 mm uzunluk ve 100 ila 600 mm slayt genişliği içerir.

Bir hava taşıma konfigürasyonu, karşıt hava yatakları veya rehber elemanlara gömülü yüksek kuvvetli nadir toprak mıknatısları tarafından önceden yüklenen kaldırma ve kılavuz yataklardan oluşur. Bu temassız tasarım, diğer yatak tasarımlarının sürtünmesini önler. Ayrıca, hava rulmanları mekanik aşınmaya maruz kalmaz. Ayrıca, hava rulmanları yaygın olarak aralıklı olabilir. Bu nedenle, sonuçta elde edilen geometrik hataların ortalaması alınır, bu da 1 saniyeden daha az ark ve 200 mm'nin üzerinde 0.25 mikrondan daha iyi düzlük üretir.

Sayısal değerlerin sağlamak zordur - birçok faktöre bağlıdırlar. Örneğin, konumlandırma doğruluğu sadece yataklara veya kılavuzlara değil, aynı zamanda konum ölçüm sistemine ve kontrolöre de bağlıdır. Bir konumlandırma sistemindeki sürtünme, sadece hangi sürücü sistemini seçtiğinize değil, aynı zamanda yatak ayarı, tablo sızdırmazlığı, yağlama vb. Bu nedenle, ulaşılabilecek kesin değerler, tüm bileşenlerin kombinasyonuna bağlıdır, bu da uygulamaya bağlıdır.

Sürücü sistemi

Birçok tahrik sistemi türünden-kayış, raf ve pinyon, kurşun vidası, hassas zemin bilyası vidası ve doğrusal motor-çoğu yüksek hassasiyetli konumlandırma sistemi için sadece son ikisi dikkate alınır.

Bilyalı vida sürücüleri bir dizi çözünürlük, hassasiyet ve sertlik özelliklerinde gelir ve yüksek hızlar (250 mm/sn üzerinde) sağlayabilir. Bununla birlikte, bilyalı vida tahriki vidanın kritik döner hızı ile sınırlı olduğundan, daha yüksek hız daha az mekanik avantaj ve daha yüksek güç motoru ile daha düşük bir perde gerektirir. Bu genellikle daha yüksek veri yolu voltajına sahip daha yüksek güçlü bir motor sürücüsüne geçmek anlamına gelir. Bilyalı vidalı sürücüler, yaygın olarak kullanılmasına rağmen, mekanik tepki, rüzgar, perde döngüsel hataları ve sürtünme geçirebilir. Ayrıca göz ardı edilen, motor ve sürücüyü birleştiren mekanik bağlantının sertliğidir.

Doğrusal servo ile, elektromanyetik kuvvet, hareketli kütleyi doğrudan mekanik bir bağlantı olmadan etkiler. Mekanik histerezis veya eğim döngüsel hata yoktur. Doğruluk tamamen taşıma sistemine ve geri bildirim kontrol sistemine bağlıdır.

Dinamik sertlik, bir servo sisteminin bir dürtü yüküne yanıt olarak konumu ne kadar iyi koruduğunu gösterir. Genel olarak, daha fazla bant genişliği ve daha yüksek kazanç daha fazla dinamik sertlik sağlar. Bu, ölçülen dürtü yükünün sapma mesafesine bölünmesiyle ölçülebilir:

Dinamik sertlik = Δf/Δx

Yüksek sertlik ve yüksek doğal frekans, kısa yerleşim süreleri ile mükemmel servo davranışına neden olur. Slayt, motor ve slayt arasında mekanik bir bağlantı olmadığı için konum komutlarında değişmeye hızlı bir şekilde reaksiyona girer. Ayrıca, bilyalı bir vida “zil” olmadığından, hızlı hareket ve yerleşim süreleri elde edilebilir.

Fırçasız doğrusal bir motor, makine tabanına sabitlenmiş kalıcı bir mıknatıs düzeneğinden ve slayta sabitlenmiş bir bobin düzeneğinden oluşur. Bobin düzeneği ve mıknatıslar arasında yaklaşık 0.5 mm'lik bir boşluk korunur. İki montaj arasında fiziksel temas yoktur.

Hareketli bobin düzeneğinin çekirdeği bir dizi üst üste binen ve yalıtımlı bakır bobin barındırır. Bunlar hassas yaradır ve üç fazlı çalışma için perdelidir. Elektronik komisyon için bir dizi salon efekt sensörü kullanılır. Komisyon elektroniklerinin tasarımı, ihmal edilebilir kuvvet dalgalanması ile hareket sağlar. Komisyon mekanik olmaktan ziyade elektronik olduğundan, komünde ark ortadan kaldırılır.

Bu özellikler, çok düşük hızda (sadece birkaç mm deyin. /sn). Dahası, böyle bir motorun yağlamaya veya başka bir bakıma ihtiyacı yoktur ve aşınmaz. Diğer motorlarda olduğu gibi, ısı dağılımı nedeniyle sürekli kuvvetin veya akımın RMS değeri uzun süre izin verilen değerleri aşmamalıdır.

Doğrusal servootorları 25 ila 5.000 N'den fazla sürekli sürücü kuvvetlerinde alabilirsiniz. Daha büyük motorların çoğunda hava veya su soğutması vardır. Daha yüksek sürücü kuvvetleri elde etmek için çoklu doğrusal motorlar paralel veya seri düzenlemeye bağlanabilir.

Motor ve slayt arasında mekanik bir bağlantı olmadığından, bir bilyalı vidalı olduğu gibi mekanik bir indirgeme yoktur. Yük, 1: 1 oranında motora aktarılır. Bir bilyalı vidalı tahrik ile, motora slaytta yük ataleti, indirgeme oranının karesi ile azaltılır. Bu, etkili servo telafisi elde etmek için farklı yüklere karşılık gelen farklı motor kontrol parametreleri kümeleri ile programlayabileceğiniz bir denetleyiciyi seçmediğiniz bir denetleyici seçmediğiniz sürece, doğrusal motor sürücüsünü sık yük değişiklikleriyle yapılan uygulamalar için daha az uygun hale getirir.

Birçok dikey uygulama için, bir bilyalı vida daha kolay ve daha uygun maliyetlidir-doğrusal motora yerçekimini dengelemek için sürekli olarak enerji verilmelidir. Ayrıca, bir elektromekanik fren, güç kapalıyken tablo konumunu kilitleyebilir. Bununla birlikte, motoru ofset ve bir yay, karşı ağırlık veya hava silindiri ile yükleme ağırlığı kullanırsanız doğrusal bir motor kullanabilirsiniz.

Başlangıç ​​maliyetinde, doğrusal bir motor tahrik ile motor, kaplin, yatak, yatak blokları ve bilyalı vida içeren bir bilyalı vidalı tahrik arasında çok az fark vardır. Genel olarak, bir fırça tipi doğrusal motor bir bilyalı vida tahrikinden biraz daha ucuzdur ve fırçasız versiyonlar genellikle biraz daha pahalıdır.

Dikkate alınması gereken başlangıç ​​maliyetinden daha fazlası var. Daha gerçekçi bir karşılaştırma, emek de dahil olmak üzere bakım, güvenilirlik, dayanıklılık ve değiştirme maliyetlerini içerir. Burada, doğrusal motor iyi gösterir.

Bölüm 2 pozisyon ölçüm sistemlerini kapsayacaktır.