Лінійні двигуни та приводи тепер є конкурентоспроможними за ціною з кульковими гвинтами та пасовими передачами та пропонують помітно вищу маневреність і пропускну здатність для розширених програм позиціонування. Нові мікродвигуни та приводи допомагають автоматизувати завдання, які раніше були нездійсненними. Прямі лінійні приводи все частіше замінюють пневматичні циліндри з сервоприводом, забезпечуючи надійність і керованість без витрат, шуму та обслуговування повітряних компресорів.

Керуючись вимогами напівпровідникової промисловості, виробники лінійних двигунів постійно підвищували точність, знижували ціни, розробляли різні типи двигунів і спрощували інтеграцію в обладнання автоматизації. Сучасні лінійні двигуни забезпечують максимальне прискорення 20 g і швидкість 10 метрів на секунду, забезпечують неперевершену динамічну маневреність, мінімізують технічне обслуговування та багаторазово збільшують час безвідмовної роботи. Вони вийшли за рамки спеціалізованого використання в напівпровідниковій промисловості, щоб забезпечити вдосконалену продуктивність у багатьох програмах.

Технологія лінійного прямого приводу, яка в десять разів перевищує швидкість і термін служби, ніж кулькові гвинти, часто є єдиним рішенням для автоматизації, що підвищує продуктивність.

ДИНАМІЧНА ПЕРЕВАГА

Динамічна продуктивність звичайних механізмів позиціонування обмежена ходовими гвинтами, зубчастими передачами, пасовими передачами та гнучкими муфтами, які створюють гістерезис, люфт і знос. Подібним чином пневматичні приводи страждають від маси поршня та тертя поршень-циліндр, а також від стисливості повітря, що ускладнює керування сервоприводом. Лінійні двигуни та приводи позбавляються маси та інерції звичайних позиціонерів і звільняються від цих фундаментальних обмежень, забезпечують неперевершену динамічну жорсткість.

Пряме створення рушійної сили дозволяє лінійним двигунам і приводам досягати замкнутої смуги пропускання, недоступної з альтернативними механізмами позиціонування. Двигун і привод повністю використовують переваги сучасних контролерів. Ці контролери налаштовані на роботу з високим коефіцієнтом підсилення контуру, що забезпечує керування широкою смугою пропускання, швидке встановлення та швидке відновлення після тимчасових збурень.

Лінійні двигуни та приводи чудово виконують рухи на міліметри, що працюють у зоні статичного тертя. Їх невелика маса та мінімальне статичне тертя мінімізують рушійну силу, необхідну для початку руху, і спрощують завдання системи керування, щоб запобігти перерегулюванню під час зупинки. Ці атрибути дозволяють двигунам із прямим приводом і приводам, наприклад, сканувати предметні стекла мікроскопа та наносити на графік XY розташування артефактів на відстані лише міліметрів один від одного.

Додатки, які вимагають швидкого повторюваного руху, можуть використовувати високу пропускну здатність лінійного приводу, щоб подвоїти пропускну здатність кульково-гвинтових або пасових передач. Машини, які нарізають рулони матеріалу на певну довжину (папір, пластик, навіть пелюшки), максимізують продуктивність, працюючи без зупинки потоку матеріалу. Щоб різати на ходу, такі машини прискорюють ріжуче лезо для синхронізації з потоком матеріалу, рухаються зі швидкістю матеріалу до місця різання, а потім починають різання. Після різання лезо повертається у початкову точку для очікування наступного циклу різання в обидві сторони.

ТИПИ ЛІНІЙНИХ ДВИГУНІВ

Доступні три основні конфігурації лінійного двигуна: плоский, U-канальний і трубчастий. Кожен двигун має внутрішні переваги та обмеження.

Плоскі двигуни, пропонуючи необмежений хід і найвищу рушійну силу, створюють значне і небажане магнітне притягання між силою, що несуть навантаження, і доріжкою постійного магніту двигуна. Для цієї сили тяжіння потрібні підшипники, які витримують додаткове навантаження.

Двигун U-каналу з беззалізним сердечником має низьку інерцію, отже, максимальну маневреність. Однак магнітні котушки, що несуть навантаження, пересуваються глибоко в рамку U-каналу, обмежуючи відведення тепла.

Трубчасті лінійні двигуни є міцними, термічно ефективними та найпростішими в установці. Вони забезпечують заміну кулькових гвинтів і пневматичних позиціонерів. Постійні магніти трубчастого двигуна поміщені в трубку з нержавіючої сталі (тяговий стрижень), яка підтримується з обох кінців. Без додаткової опори тяги хід вантажу обмежений 2-3 метрами, залежно від діаметра тяги.

З усіх трьох типів двигунів трубчасті двигуни найкраще підходять для основного промислового використання. Трубчасті лінійні двигуни отримали значні переваги завдяки фундаментальній інженерній інновації. Лінійні двигуни Copley Controls замінюють традиційний зовнішній лінійний кодер вбудованими датчиками Холла. Запатентована магнітна схема дозволяє датчикам Холла досягти майже десятикратного покращення роздільної здатності та повторюваності.

Оскільки лінійні кодери можуть коштувати майже стільки ж, скільки сам лінійний двигун, їх усунення є значним зниженням витрат. Це також спрощує інтеграцію лінійного двигуна в системи автоматизації, оскільки немає вибагливого кодера для підтримки та вирівнювання. Інші переваги включають міцність, надійність і відсутність потреби кодера в захищеному середовищі.

Трубчасті лінійні двигуни можна перетворити на потужні, універсальні лінійні приводи з прямим приводом. У втіленні приводу форсатор залишається нерухомим (прикріплений болтами до рами машини), тоді як упорний стрижень для позиціонування навантаження рухається на підшипниках із низьким коефіцієнтом тертя, які не потребують змащення, встановлених у форсаторі. Окрім перевищення продуктивності кулькових гвинтів і пасових передач, лінійний привід є високоефективною альтернативою програмованим сервопневматичним системам позиціонування.

Трубчасті лінійні двигуни піддаються подвоєнню продуктивності завдяки двом незалежним прискорювачам, що працюють на одному штоку. Кожен форсер має власний сервопривід і може рухатися повністю незалежно від іншого. Один форсер може завантажувати, наприклад, тоді як інший розвантажувати. Техніка може подвоїти пропускну здатність, піднімаючи предмети по два з конвеєра, що швидко рухається, і точно розміщуючи їх на другому конвеєрі.

Подібним чином кілька форсаторів, що працюють на одному штоку, можуть подвоїти, потроїти або навіть почетверити силу приводу. Форсерами можна керувати одним контролером.

Прискорювач лінійного двигуна рухається на довговічних однорейкових підшипниках. Навпаки, кульково-гвинтові механізми обертання в лінійні включають додаткові джерела зносу, які погіршують продуктивність і скорочують термін служби.

Натискний стрижень лінійного приводу ковзає по довговічним підшипникам без мастила, встановленим у прискорювачі. Ця внутрішня простота дозволяє приводу виконувати 10 мільйонів робочих циклів. Підшипники приводу самоустановлюються, що полегшує установку. Сила приводу прикладається безпосередньо до тяги, покращуючи прискорення та чутливість.

Завдяки заміні зовнішнього кодера твердотільним датчиком, вбудованим у форсер, двигуни з прямим приводом і приводи стають дуже простими двокомпонентними пристроями. Прискорювач і тяга за своєю суттю є дуже міцними компонентами, що дозволяє двигуну та приводу відповідати міжнародним рейтингам захисту IP67.

Відсутність шліфувальних механізмів і обертового ходового гвинта надає лінійним двигунам і приводам все більш важливу якість роботи з низьким рівнем шуму. OSHA слідкує за європейськими промисловими кодексами, які встановлюють дедалі суворіші правила щодо шуму на робочому місці. Безшумна робота вже критична в лабораторних і лікарняних умовах; це занепокоєння ставатиме все більш поширеним, оскільки OSHA поширюватиме свої рішення на інші виробничі середовища.