Lineer motorlar üstün çıktı sağlar; bu nedenle tıbbi ekipman, endüstriyel otomasyon, paketleme ve yarı iletken üretiminde üstünlük sağlar. Dahası, yeni lineer motorlar eski versiyonların maliyet, ısı ve entegrasyon karmaşıklığını da ortadan kaldırıyor. İncelemek gerekirse, doğrusal motorlar bir bobin (birincil parça veya zorlayıcı) ve bazen plaka veya ikincil olarak adlandırılan sabit bir platform içerir. Alt türler çoktur, ancak otomasyon için en yaygın ikisi fırçasız demir çekirdekli ve demirsiz doğrusal motorlardır.

Doğrusal motorlar genellikle mekanik sürücülerden daha iyi performans gösterir. Sınırsız uzunlukları vardır. Mekanik kurulumların esnekliği ve geri tepmesi olmadan, doğruluk ve tekrarlanabilirlik yüksektir ve makinenin ömrü boyunca bu şekilde kalır. Aslında bir lineer motorun yalnızca kılavuz yataklarının bakıma ihtiyacı vardır; diğer tüm alt bileşenler aşınmasızdır.

Ironcore lineer motorların üstün olduğu yer
Ironcore lineer motorlar, bir demir çekirdeğin etrafında birincil bobinlere sahiptir. İkincil genellikle sabit bir mıknatıs izidir. Ironcore lineer motorlar, yüksek sürekli kuvvet ürettikleri için enjeksiyon kalıplama, takım tezgahı ve pres makinelerinde iyi çalışır. Bir uyarı, demir çekirdekli lineer motorların dişli olabileceğidir, çünkü ikincilin birincil üzerindeki manyetik çekişi, mıknatıs yolunu geçerken değişir. Burada suçlu olan tetik kuvvetidir. Üreticiler dişli çark sorununu çeşitli şekillerde ele alıyor ancak ana hedefin düzgün vuruşlar olduğu durumlarda bu sorun oluyor.

Buna rağmen demir çekirdekli lineer motorun avantajları oldukça fazladır. Daha güçlü manyetik bağlantı (demir çekirdek ile stator mıknatısları arasında) yüksek kuvvet yoğunluğu sağlar. Bu nedenle demir çekirdekli lineer motorlar, benzer demirsiz lineer motorlara göre daha yüksek kuvvet çıkışına sahiptir. Buna ek olarak, bu motorlar çok fazla ısı yayar çünkü demir çekirdek, çalışma sırasında bobinin ürettiği ısıyı dışarı atar; bu da bobinden ortama olan termal direnci demirsiz motorlara göre daha iyi azaltır. Son olarak, bu motorların entegrasyonu kolaydır çünkü itici ve stator doğrudan birbirine bakmaktadır.

Hızlı stroklar için demirsiz lineer motorlar
Demirsiz lineer motorların birincillerinde demir yoktur, dolayısıyla daha dinamik hareket sağlamak için daha hafiftirler. Bobinler bir epoksi plakaya gömülüdür. Çoğu demirsiz lineer motorun iç yüzeyleri mıknatıslarla kaplı U şeklinde raylara sahiptir. Isı birikmesi, itme kuvvetlerini benzer demir çekirdekli motorlara göre daha düşük bir seviyeye sınırlayabilir, ancak bazı üreticiler bu sorunu yenilikçi kanal ve birincil geometri ile ele almaktadır.

Kısa yerleşme süreleri, hızlı ve doğru hareketler yapmak için demirsiz lineer motorların dinamiklerini daha da artırır. Birincil ve ikincil arasında doğal bir çekim kuvveti bulunmaması, demirsiz lineer motorların montajının demir çekirdekli motorlara göre daha kolay olması anlamına gelir. Ayrıca destek yatakları manyetik kuvvetlere maruz kalmaz, bu nedenle genellikle daha uzun süre dayanır.

Lineer motorların dikey eksenlerde ve zorlu ortamlarda sorun yaşadığını unutmayın. Bunun nedeni, bir miktar frenleme veya karşı ağırlık olmadan, lineer motorların (doğal olarak temassız olan), güç kesintisi durumlarında yüklerin düşmesine izin vermesidir.

Ayrıca bazı zorlu ortamlar, özellikle metal parçaların işlenmesinde, lineer motorlara yapışan toz ve talaşlar üretebilir. Burada demir çekirdekli lineer motorlar (ve bunların mıknatısla dolu yolları) en savunmasız olanlardır. Bazı aktüatörler, bu tür ortamlarda çalışmak üzere demir çekirdekli veya demirsiz doğrusal motorlara ve toz geçirmez bir tasarıma sahiptir. İkincisi, geleneksel olarak doğrusal eksenleri koruyan körüklerle ilgili sorunları ortadan kaldırır.

Entegre lineer motorlu aktüatörler ne zaman seçilmeli?
Doğrusal motorlu aktüatörlerin doğrudan tahrikli yapısı, sayısız endüstriyel uygulama için üretkenliği ve sistem dinamiklerini artırır. Bazı lineer motor bazlı aktüatörler aynı zamanda konum geri bildirimi için enkoderler de içerir. Böylece lineer motorların kullanımı kayış ve bilyalı vida bazlı sistemlerle karşılaştırıldığında bile daha kolay hale gelir. Bu aktüatörlerin bazıları, güç yoğunluğunu daha da artırmak için doğrusal motoru, kılavuzu ve optik (veya manyetik) kodlayıcıyı sıkı bir şekilde entegre eder.

Bazı aktüatörlerdeki kodlayıcı, konumu dış etkilerden etkilenmeyecek şekilde yatay olarak monte edilir. Bu tür düzenlemelerin bazıları, 230-Vac giriş kullanılarak 60 m/sn2'ye kadar hızlanma ile 6 m/sn'ye kadar çalışabilir. İki metreyi aşan hareket mesafesine sahip modüller mümkündür. Standart teklifler genellikle konum geri bildirimi için manyetik bir kodlayıcı içerir, ancak daha yüksek hassasiyet için optik kodlayıcılar da mevcuttur. Diğer seçenekler arasında çok kaydırıcılı kurulumların yanı sıra eksiksiz XY ve portal sistemleri de yer alır.

Geleneksel bilyalı vidalı modüllerle karşılaştırıldığında doğrusal motor tabanlı aktüatörler, doğrudan sürüş sayesinde birçok itme çıkışı koşulunda bile daha iyi hassasiyet ve hız sunar. Daha sıkı entegrasyon aynı zamanda üretkenliği ve güvenilirliği de artırır. Bu tür aktüatörlerin bazıları doğrusal motorun kendisini, bir tabanı ve alüminyum kaydırıcıyı destekleyen geniş doğrusal kılavuzu ve konum geri bildirimi için optik ölçeği içerir. Doğrusal motorun demirsiz olduğu durumlarda, hızla hızlanan hafif bir tasarım oluşturmak için alüminyum kaydırıcıyla eşleştirilebilir.

Bazı kompakt lineer motorlu aktüatörler aynı zamanda çevre dostu yağlama için yerleşik yağlama pedlerine sahip sürgüleri de içerir. Burada, yolluk bloğunun uçları, çelik bilya sirkülasyonu yoluyla yuvarlanma yolunun yağlanmasını sağlamak için hermetik olarak kapatılmış gres enjektörlerine sahiptir. Bazı durumlarda, isteğe bağlı yağlama pedleri, özellikle kısa strok yapan eksenlerde, daha az bakımla uzun süreli çalışma için yağlama ekler.

Bazı aktüatörlerin içindeki demirsiz lineer motorlar da herhangi bir vuruntu göstermez, böylece eksen yavaş veya hızlı hareket ederken stabil hareketler yapabilir. Bazı tasarımlarda optik doğrusal kodlayıcıyla tekrarlanabilirlik 2 mm'dir. Hatta bazı aktüatörler 152 ila 1.490 mm arası stroklarda ve 6 ila 30 mm arası düzlüklerde bile mevcuttur.

Özel örnek: Temiz oda uygulamaları
Kısa stroklu ve yüksek çevrim hızlarına sahip uygulamalar için özellikle uygun olan son seçenek, hareketli parçaların mıknatıslar ve ray olduğu doğrusal motorlu aktüatörlerdir. Burada hareketli kablolarla ilgili bağlantı kopmalarına neden olan sorunlar yoktur. Tozlu ortamlarda da sorun yaşanmaz. Aslında aktüatörler vakumlu ortamlarda ve temiz odalarda iyi çalışır. Bunun nedeni, bobinlerin sabit olması ve dolayısıyla ısının montaj yapılarına kolayca dağılmasıdır. Bu tür lineer motorlu aktüatörlerin bazıları, 94,2 veya 188,3 N'ye kadar sürekli kuvvet ve 242,1 veya 484,2 N'ye kadar tepe kuvveti üretir; versiyona bağlı olarak 3,5, 7 veya 14 A'lık sürekli akımı kabul eder. Vuruşlar 430 mm'ye ulaşır.

Doğrusal motor aşamalarını belirleyen parametreler
Doğrusal motorlara dayalı aktüatörler veya aşamaları belirlerken tasarımın hareket profilinin her bir kısmı için aşağıdaki kriterleri göz önünde bulundurun:

• Bilinen hareket koşulu nedir?
• Yükün kütlesi, sistem kütlesi, etkin strok, hareket süresi ve bekleme süresi nedir?
• Sürücü durumu, maksimum çıkış voltajı, sürekli ve tepe akımı nedir?
• Kurulum ne tür bir kodlayıcı çözünürlüğüne ihtiyaç duyuyor? Analog mu dijital mi olmalı?
• Aktüatör veya sahne ne tür bir çalışma ortamında çalışacak? Oda sıcaklığı ne olacak? Makine vakum veya temiz oda koşullarına tabi olacak mı?
• Uygulamanın hareket hassasiyeti ve konumlandırma doğruluğuna yönelik gereksinimleri nelerdir?
• Doğrusal motorlu aktüatör veya kademe, yükleri yatay, dikey veya açılı olarak hareket ettirecek mi? Kurulum duvara monte edilecek mi? Alan kısıtlamalarına tabi mi?

Bu soruları yanıtlamak, tasarım mühendislerinin belirli bir makine parçası için en uygun doğrusal motor yinelemesini belirlemelerine yardımcı olacaktır.