Лінійні двигуни переосмислили те, що можливо в контролі руху, з більш швидкими, точнішими та надійнішими продуктивністю порівняно з традиційними, поворотними лінійними приводами, керованими двигуном. Унікальна властивість лінійного двигуна полягає в тому, що навантаження переміщується без компонентів механічної потужності передачі. Натомість лінійна сила, що генерується магнітним полем котушки двигуна, безпосередньо поєднується з навантаженням. Це виключає механічні пристрої, які перетворюють обертовий рух на лінійний, тим самим підвищуючи життя, точність системи, швидкість та загальну продуктивність системи.

У міру зростання попиту на підвищення продуктивності праці, більш висока якість продукції, швидкий час розвитку та менші витрати на інженерію, використання лінійних технологій двигуна стає все більш популярним шляхом використання модульних лінійних конструкцій двигунів. Вони знаходяться в метрології, системах точності, напівпровідникові та електроніки, обробка вафель, літографія, системи огляду зору, медичне обладнання та пристрої, тестові системи, аерокосмічна та оборона, автоматизація конвеєра, друк та упаковки та багато інших додатків що вимагає лінійного руху з високою пропускною здатністю та високою точністю.

Компоненти лінійної конструкції двигуна потрібно обробляти та зібрати з високою точністю та повторюваними процесами. Правильне вирівнювання цих частин є критичним і вимагає значних деталей дизайну та навичок складання.

Сьогодні нове покоління модульних лінійних двигунів змінило гру. Модульні лінійні двигуни під ключ можуть бути легко закріплені на системі і готові негайно працювати, значно скорочуючи час інженерії. Тепер інженери можуть використовувати потужні переваги модульної лінійної технології двигуна у свої проекти машин лише за кілька днів, на відміну від місяців чи навіть років.

Дев'ять основних компонентів містять лінійні моторні системи:

1. Основна плита
2. Моторна котушка
3. Постійна магнітна доріжка (як правило, неодимові магніти)
4. Вагон, яка з'єднує котушку двигуна до навантаження
5. Лінійні підшипники, на яких керується карета і підключається до основи
6. Лінійний кодер для зворотного зв'язку
7. Кінець зупиняється
8. Кабельна доріжка
9. Необов’язкові сильфони для захисту магнітної доріжки, кодера та лінійних рейок від забруднення навколишнього середовища.

Контрольна петля

Компоненти лінійної конструкції двигуна потрібно обробляти та зібрати з високою точністю та повторюваними процесами. Правильне вирівнювання цих частин є критичним і вимагає значних деталей дизайну та навичок складання. Наприклад, магнітна доріжка та рухома котушка двигуна повинні бути рівними, паралельними та встановленими з певним повітряним зазором між ними. Рухова котушка їде на вагоні, підключеному до паралельної точній лінійній підшипниках над магнітною доріжкою. Кодер позиції з лінійною шкалою та читанням головки - ще одна критична частина лінійного двигуна, який вимагає належних процедур вирівнювання та надійної конструкції, що витримує прискорення до 5 Гс. За допомогою модульних лінійних двигунів ці деталі вже враховуються та заздалегідь випускаються з коробки.

Модульні лінійні моторні системи, як показані, використовуються, коли потрібні точні, високошвидкісні та повторювані лінійний рух. Система - це альтернатива кульового гвинта, ременя, стійки та шестерні.

Для управління рухом лінійного двигуна використовуються витончені контролери руху та сервоприводи. Лінійні двигуни мають певну перевагу щодо жорсткості та частотної реакції. У певних діапазонах частоти вони виявляють жорсткість, яка перевершує традиційні кулькові гвинти на чудовий фактор 10 і більше. За допомогою цього атрибута лінійні двигуни можуть з вражаючою точністю обробляти високу положення та пропускну здатність швидкості та швидкості, навіть із зовнішніми порушеннями. На відміну від кульових гвинтів, які часто стикаються з резонансними частотами від 10 до 100 Гц, лінійні двигуни працюють на більш високих частотах, розміщуючи свої резонанси далеко за межі пропускної здатності циклу позиції.

Однак існує компроміс, пов’язаний із видаленням механічної передачі. Механічні компоненти, такі як кульові гвинти, допомагають зменшити порушення з боку машинних сил, природних резонансних частот або вібрацій перехресної осі. Їх усунення залишає лінійні двигуни, безпосередньо піддані таким перебоям. Отже, компенсація цих порушень стає відповідальністю контролера руху та приводу електроніки, яка повинна вирішити їх головою-діючи безпосередньо на осі сервоприводу. Ось де сьогоднішні витончені алгоритми руху закритого циклу вступають у гру, щоб усунути резонанси та забезпечити надзвичайний контроль петлі позиції.

У сфері лінійних приводів лінійні двигуни забезпечують виняткову технічну майстерність. Здатність двигунів демонструвати чудову жорсткість і працювати на більш високих частотах відрізняє їх від традиційних альтернатив. Відхиляючи резонансні частоти та підтримуючи високу точність навіть у присутності зовнішніх перебоїв, лінійні двигуни пропонують переконливе рішення.

Тим не менш, відсутність механічної передачі вимагає надійних стратегій компенсації для протидії порушенню, забезпечуючи постійну продуктивність та надійність системи. Частоти вибірки контролера руху для швидкості та петлі положення зазвичай починаються з 5 кГц. Лінійна вісь двигуна може мати пропускну здатність петлі положення в п'ять-десять разів більше, ніж у звичайній обертовому моторному осі, де частоти 1 або 2 кГц є прийнятними. Деякі контролери руху струму можуть вибірки вибірки 20 кГц або більше, що дозволяє контролювати зворотній зв'язок ультра-швидкістю та контроль надточного шляху.

Оскільки більшість виробників модульних лінійних двигунів також є контролем руху та експертами з сервоприводу, багато проблем з контрольним циклом та механічні резонансні проблеми також були продумані, а також надаються рішення та інструменти для пом'якшення цих проблем.

Лінійне застосування двигуна

Я здобув цінний досвід використання лінійних двигунів років тому, з командою інженерів, які розпочали революційний проект: створити першу в світі лінійну машину лазерного різання на основі двигуна. Використання лінійних двигунів було ідеальним підходом для порушення галузі, оскільки традиційні лінійні технології приводу, керовані поворотними сервомоторами, не могли забезпечити високоефективні можливості, досяжні за допомогою лінійних двигунів.

Реалізація технології було непростим завданням. Коли ми впали в проект, ми зрозуміли, що наша програма вимагає лінійних специфікацій двигуна, які не були комерційно доступними. Не визначили, ми вирішили розробити лінійні двигуни спеціально для нашого застосування.

Ми зіткнулися з численними проблемами, оскільки нам потрібно було перемістити козлову систему на 1000 фунтів зі швидкою швидкістю 2,5 м/сек з прискоренням 1,5 г, тобто нам довелося розробити лінійний двигун, який міг би створити крайні сили. Наша команда наполягала, вливши незліченну кількість годин на дослідження та розробки, поки ми нарешті не розробили лінійний двигун, який міг би задовольнити вимоги нашої машини для лазерного розрізання. Це був гордий момент, коли ми нарешті побачили наші лінійні двигуни в дії через 14 місяців, привертаючи козлову систему з неймовірною швидкістю, легкістю та точністю. Досягнута ефективність була безпрецедентною. Примітно врахувати, наскільки швидше можна було б завершити нашу концепцію машини, якби тоді були доступні модульні лінійні двигуни під ключ.

Лінійна моторна технологія сильно розвивалася, оскільки ми вирушили в лінійну мандрівну подорож у 90 -х. Завдяки впровадженню нових модульних конструкцій потенціал для інновацій та прогресу в дизайні руху та лінійних двигунів більший, ніж будь -коли. Модульні лінійні двигуни переосмислюють те, що можливо, з більш швидкими, точними та надійними можливостями управління рухом, які можна швидко розгорнути, щоб принести користь широкому спектру програм у багатьох галузях.