أعادت المحركات الخطية تعريف ما هو ممكن في التحكم في الحركة بأداء أسرع وأكثر دقة وموثوقية مقارنة بالمشغلات الخطية التقليدية التي تعمل بمحرك دوار.تتمثل الخاصية الفريدة للمحرك الخطي في أنه يتم نقل الحمولة بدون مكونات نقل الطاقة الميكانيكية.بدلاً من ذلك ، فإن القوة الخطية الناتجة عن المجال المغناطيسي لملف المحرك تقترن مباشرة بالحمل.هذا يلغي الأجهزة الميكانيكية التي تحول الحركة الدورانية إلى خطية ، وبالتالي تحسين عمر النظام ، والدقة ، والسرعة ، والأداء العام.

نظرًا لتزايد الطلب على زيادة الإنتاجية ، وجودة المنتج الأعلى ، ووقت التطوير السريع ، وانخفاض التكاليف الهندسية ، أصبح اعتماد تقنية المحركات الخطية أمرًا شائعًا بشكل متزايد من خلال الاستفادة من تصميمات المحركات الخطية المعيارية.توجد في علم القياس ، وأنظمة القطع الدقيقة ، ومعدات تصنيع أشباه الموصلات والإلكترونيات ، ومناولة الرقائق ، والطباعة الحجرية ، وأنظمة فحص الرؤية ، والمعدات والأجهزة الطبية ، وأنظمة الاختبار ، والفضاء والدفاع ، وأتمتة خط التجميع ، وتطبيقات الطباعة والتغليف ، والعديد من التطبيقات الأخرى التي تتطلب إنتاجية عالية وحركة خطية عالية الدقة.

يجب تشكيل مكونات تصميم المحرك الخطي وتجميعها بدقة عالية وعمليات قابلة للتكرار.تعد المحاذاة الصحيحة لهذه الأجزاء أمرًا بالغ الأهمية وتتطلب تفاصيل تصميم كبيرة ومهارة تجميع.

اليوم ، غير الجيل الجديد من المحركات الخطية المعيارية اللعبة.يمكن تثبيت المحركات الخطية المعيارية الجاهزة للاستخدام بسهولة في نظام وتكون جاهزة للتشغيل على الفور ، مما يقلل بشكل كبير من الوقت الهندسي.يمكن للمهندسين الآن الاستفادة من الفوائد القوية لتكنولوجيا المحركات الخطية المعيارية في تصميمات آلاتهم في غضون أيام قليلة ، بدلاً من شهور أو حتى سنوات.

تتكون تسعة مكونات رئيسية من أنظمة المحركات الخطية:

1. لوحة القاعدة
2. ملف المحرك
3. مسار مغناطيسي دائم (عادة مغناطيس نيوديميوم)
4. عربة تربط ملف المحرك بالحمل
5. قضبان محامل خطية يتم توجيه العربة عليها وتوصيلها بالقاعدة
6. مشفر خطي لملاحظات الموقف
7. توقف النهاية
8. مسار كابل
9. منفاخ اختياري لحماية المسار المغناطيسي والمشفّر والقضبان الخطية من التلوث البيئي.

حلقة السيطرة

يجب تشكيل مكونات تصميم المحرك الخطي وتجميعها بدقة عالية وعمليات قابلة للتكرار.تعد المحاذاة الصحيحة لهذه الأجزاء أمرًا بالغ الأهمية وتتطلب تفاصيل تصميم كبيرة ومهارة تجميع.على سبيل المثال ، يجب أن يكون المسار المغناطيسي وملف المحرك المتحرك مسطحين ومتوازيين ومركبين مع فجوة هوائية معينة بينهما.يركب الملف المتحرك على عربة متصلة بقضبان محامل خطية دقيقة متوازية فوق المسار المغناطيسي.يعد مشفر الموضع بمقياس خطي ورأس قراءة جزءًا مهمًا آخر من المحرك الخطي الذي يتطلب إجراءات محاذاة مناسبة وتصميمًا قويًا للتركيب لتحمل التسارع حتى 5 جيغا بايت.مع المحركات الخطية المعيارية ، تم بالفعل حساب هذه التفاصيل وهندستها مسبقًا خارج الصندوق.

تُستخدم أنظمة المحركات الخطية المعيارية مثل تلك الموضحة عند الحاجة إلى حركة خطية دقيقة وعالية السرعة وقابلة للتكرار.النظام هو بديل لمشغلات اللولب الكروي ، والحزام ، والجريدة المسننة والجريدة المسننة.

تستخدم وحدات التحكم في الحركة المتطورة ومحركات الأقراص المؤازرة للتحكم في حركة المحرك الخطي.تتمتع المحركات الخطية بميزة محددة فيما يتعلق بالصلابة واستجابة التردد.في نطاقات تردد معينة ، تظهر صلابة تفوق البراغي الكروية التقليدية بعامل ملحوظ يبلغ 10 أو أكثر.من خلال هذه السمة ، يمكن للمحركات الخطية التعامل مع عرض النطاق الترددي عالي السرعة وحلقة السرعة بدقة مذهلة ، حتى مع الاضطرابات الخارجية.على عكس البراغي الكروية ، التي غالبًا ما تواجه ترددات طنينية بين 10 و 100 هرتز ، تعمل المحركات الخطية بترددات أعلى ، مما يضع رنينها بعيدًا عن عرض النطاق الترددي لحلقة الموضع.

ومع ذلك ، هناك مفاضلة مرتبطة بإزالة ناقل الحركة الميكانيكي.تساعد المكونات الميكانيكية ، مثل البراغي الكروية ، في تقليل الاضطرابات الناتجة عن قوى الآلة ، أو ترددات الرنين الطبيعية ، أو اهتزازات المحور المتقاطع.التخلص منها يترك المحركات الخطية معرضة مباشرة لمثل هذه الاضطرابات.وبالتالي ، فإن تعويض هذه الاضطرابات يصبح من مسؤولية وحدة التحكم في الحركة وإلكترونيات القيادة ، والتي يجب أن تعالجها وجهاً لوجه - تعمل مباشرة على محور المؤازرة.هذا هو المكان الذي تدخل فيه خوارزميات الحركة ذات الحلقة المغلقة المتطورة اليوم للتخلص من الصدى وتوفير تحكم رائع في حلقة الموضع.

في عالم المشغلات الخطية ، توفر المحركات الخطية براعة تقنية استثنائية.إن قدرة المحركات على إظهار صلابة فائقة والعمل على ترددات أعلى تميزها عن البدائل التقليدية.من خلال تحدي الترددات الرنانة والحفاظ على الدقة العالية حتى في وجود اضطرابات خارجية ، تقدم المحركات الخطية حلاً مقنعًا.

ومع ذلك ، فإن غياب النقل الميكانيكي يتطلب استراتيجيات تعويض قوية لمواجهة الاضطرابات ، وضمان استمرار أداء النظام وموثوقيته.تبدأ ترددات أخذ عينات وحدة التحكم في الحركة للسرعة وحلقات الموضع عادةً عند 5 كيلو هرتز.يمكن أن يكون للمحور الخطي عرض نطاق لحلقة الموضع من خمسة إلى عشرة أضعاف المحور التقليدي الذي يحركه المحرك الدوار ، حيث تكون الترددات 1 أو 2 كيلو هرتز مقبولة.يمكن لبعض وحدات التحكم في الحركة الحالية أخذ عينات من معدلات 20 كيلو هرتز أو أكثر ، مما يتيح التحكم في التغذية المرتدة بسرعة فائقة والتحكم الفائق الدقة في المسار.

نظرًا لأن معظم مصنعي المحركات الخطية المعيارية هم أيضًا خبراء في التحكم في الحركة ومؤازرة ، فقد تم أيضًا التفكير جيدًا في العديد من تحديات حلقة التحكم ومخاوف الرنين الميكانيكي ، ويتم توفير الحلول والأدوات للتخفيف من هذه التحديات.

تطبيق المحرك الخطي

اكتسبت خبرة قيمة في استخدام المحركات الخطية منذ سنوات ، مع فريق من المهندسين الذين شرعوا في مشروع ثوري: لإنشاء أول آلة قطع بالليزر في العالم تعتمد على المحرك الخطي.كان استخدام المحركات الخطية مناسبًا تمامًا لتعطيل الصناعة ، حيث لا يمكن لتقنيات المشغل الخطي التقليدية المدفوعة بمحركات مؤازرة دوارة توفير إمكانات عالية الأداء يمكن تحقيقها باستخدام المحركات الخطية.

لم يكن تنفيذ التكنولوجيا مهمة سهلة.أثناء بحثنا في المشروع ، أدركنا أن تطبيقنا يتطلب مواصفات أداء المحرك الخطي التي لم تكن متاحة تجاريًا.لقد قررنا دون رادع ، تصميم محركات خطية خصيصًا لتطبيقنا.

لقد واجهنا العديد من التحديات ، حيث احتجنا إلى تحريك نظام قنطرة بسعة 1000 رطل بمعدل سريع 2.5 م / ثانية مع تسارع 1.5 ج ، مما يعني أنه كان علينا تصميم محرك خطي يمكنه إنتاج قوى قصوى.ثابر فريقنا ، وخصص ساعات لا حصر لها في البحث والتطوير حتى ابتكرنا أخيرًا محركًا خطيًا يمكنه تلبية متطلبات آلة القطع بالليزر الخاصة بنا.لقد كانت لحظة فخر عندما رأينا أخيرًا محركاتنا الخطية تعمل بعد 14 شهرًا ، وهي تدفع نظام القنطرية العملاقة بسرعة وسهولة ودقة لا تصدق.كان الأداء الذي تم تحقيقه غير مسبوق.من اللافت للنظر مدى السرعة التي يمكن أن يكتمل بها مفهوم الماكينة لدينا إذا كانت المحركات الخطية المعيارية الجاهزة متوفرة في ذلك الوقت.

لقد تطورت تكنولوجيا المحركات الخطية بشكل كبير منذ أن شرعنا في رحلة تصميم محرك خطي في التسعينيات.مع إدخال تصميمات معيارية جديدة ، أصبحت إمكانات الابتكار والتقدم في تصميم الحركة والمحركات الخطية أكبر من أي وقت مضى.تعيد المحركات الخطية المعيارية تعريف ما هو ممكن ، من خلال إمكانات التحكم في الحركة الأسرع والأكثر دقة والموثوقية التي يمكن نشرها بسرعة للاستفادة من مجموعة واسعة من التطبيقات في العديد من الصناعات.