Täydelliset lineaarimoottorivaiheet – mukaan lukien pohjalevy, lineaarimoottori, lineaariohjaimet, enkooderi ja ohjausyksiköt.

Suoravetoisten lineaariservomoottoreiden käyttö on kasvanut huomattavasti viime vuosina, osittain loppukäyttäjien vaatimusten ansiosta suuremmalle läpimenolle ja paremmalle tarkkuudelle. Ja vaikka lineaarimoottorit tunnetaan useimmiten kyvystään tarjota yhdistelmä suuria nopeuksia, pitkiä iskuja ja erinomaista paikannustarkkuutta, mikä ei ole mahdollista muilla käyttömekanismeilla, ne voivat saavuttaa myös erittäin hitaan, tasaisen ja tarkan liikkeen. Itse asiassa lineaarimoottoriteknologia tarjoaa niin laajan valikoiman ominaisuuksia – työntövoiman, nopeuden, kiihtyvyyden, paikannustarkkuuden ja toistettavuuden – että on vain vähän sovelluksia, joihin lineaarimoottorit eivät ole sopiva ratkaisu.

Lineaarimoottorimuunnelmiin kuuluvat lineaariservomoottorit, lineaariaskelmoottorit, lineaari-induktiomoottorit ja työntöputkimoottorit. Kun lineaariservomoottori on paras vaihtoehto sovellukseen, tässä on kolme asiaa, jotka on otettava huomioon moottoria alustavassa valinnassa.

"Ensisijainen" näkökohta: Rautaydin vai raudaton?
Lineaarisia suoravetoisia servomoottoreita on kahta päätyyppiä: rautasydämisiä ja raudattomia. Tämä riippuu siitä, onko ensiöosan (kuten pyörivän moottorin staattorin) käämit asennettu rautalaminaattikerrokseen vai epoksihartsiin. Suunnittelun ja valinnan ensimmäinen vaihe on yleensä sen päättäminen, vaatiiko sovellus rautasydämisiä vai raudattomia lineaarimoottorin.

Rautaytimiset lineaarimoottorit sopivat parhaiten sovelluksiin, jotka vaativat erittäin suuria työntövoimia. Tämä johtuu siitä, että ensiöosan laminoinnissa on hampaita (ulokkeita), jotka kohdistavat sähkömagneettisen vuon toisioosan magneetteihin (analogisesti pyörivän moottorin roottorin kanssa). Tämä ensiöosan raudan ja toisioosan kestomagneettien välinen magneettinen vetovoima mahdollistaa moottorin tuottaman suuret voimat.

Raudattomilla lineaarimoottoreilla on yleensä alhaisemmat työntövoimaominaisuudet, joten ne eivät sovellu erittäin suuriin työntövoimavaatimuksiin esimerkiksi puristuksessa, koneistuksessa tai muovauksessa. Ne kuitenkin soveltuvat erinomaisesti nopeaan kokoonpanoon ja kuljetukseen.

Rautaytimen haittapuolena on jumiutuminen, joka heikentää liikkeen tasaisuutta. Hidautumista esiintyy, koska ensiöosan uritettu rakenne saa sen ottamaan "ensisijaisia" asemia sen liikkuessa toisio-osan magneettien suuntaisesti. Jotta ensiöosa ei taipuisi linjautumaan toisio-osan magneettien kanssa, moottorin on tuotettava enemmän voimaa, mikä aiheuttaa nopeusaallon – jota kutsutaan jumiutumiseksi. Tämä voiman ja nopeusaallon vaihtelu heikentää liikkeen tasaisuutta, mikä voi olla merkittävä ongelma sovelluksissa, joissa liikkeen laatu ajon aikana (ei vain lopullinen paikannustarkkuus) on tärkeää.

Valmistajat käyttävät lukuisia menetelmiä hakkuiden vähentämiseksi. Yksi yleinen lähestymistapa on magneettien (tai hampaiden) asennon vinouttaminen, mikä luo tasaisemmat siirtymät, kun päähampaat liikkuvat toissijaisten magneettien poikki. Samanlainen vaikutus voidaan saavuttaa muuttamalla magneettien muotoa pitkänomaiseksi kahdeksankulmioksi.

Toinen menetelmä haaroittumisen vähentämiseksi on osittaiskäämitys. Tässä rakenteessa ensiöosassa on enemmän laminointihampaita kuin toisioosassa on magneetteja, ja laminointipinolla on erityinen muoto. Yhdessä nämä kaksi muutosta toimivat haaroittumisvoimien kumoamiseksi. Ja tietysti ohjelmisto tarjoaa aina ratkaisun. Haaroittumisenestoalgoritmit mahdollistavat servokäyttöjen ja ohjainten säätää ensiöosalle syötettävää virtaa siten, että voiman ja nopeuden vaihtelut minimoidaan.

Raudattomissa lineaarimoottoreissa ei esiinny jumiutumista, koska niiden ensiökäämit on kapseloitu epoksiin teräslaminaatin ympärille kierrettyjen sijaan. Ja raudattomilla lineaariservomoottoreilla on pienempi massa (epoksi on kevyempää, vaikkakin vähemmän jäykkää, kuin teräs), minkä ansiosta ne saavuttavat sähkömekaanisissa järjestelmissä havaittuja suurimpia kiihtyvyys-, hidastuvuus- ja maksiminopeusarvoja. Myös asettumisajat ovat tyypillisesti parempia (lyhyempiä) raudattomilla moottoreilla kuin rautaytimisillä versioilla. Teräksen puuttuminen ensiökäämistä ja siihen liittyvä jumiutumisen tai nopeuden aaltoilun puuttuminen tarkoittaa myös sitä, että raudattomat lineaarimoottorit voivat tarjota erittäin hidasta ja tasaista liikettä, tyypillisesti alle 0,01 prosentin nopeuden vaihtelulla.

Minkä tason integraatio?
Kuten pyörivät moottorit, lineaariservomoottorit ovat vain yksi osa liikejärjestelmää. Täydellinen lineaarimoottorijärjestelmä vaatii myös laakereita kuorman tukemiseen ja ohjaamiseen, kaapelien hallintaa, takaisinkytkentää (yleensä lineaarianturi) sekä servomoottorin ja -ohjaimen. Kokeneet laitevalmistajat ja koneenrakentajat tai ne, joilla on erittäin ainutlaatuisia suunnittelu- tai suorituskykyvaatimuksia, voivat rakentaa täydellisen järjestelmän omilla resursseillaan ja eri valmistajien valmiilla komponenteilla.

Lineaarimoottorijärjestelmien suunnittelu on luultavasti yksinkertaisempaa kuin hihnoihin, hammastankoihin ja hammaspyöriin tai ruuveihin perustuvien järjestelmien suunnittelu. Niissä on vähemmän komponentteja ja vähemmän työläitä kokoonpanovaiheita (ei kuularuuvien tukien kohdistusta tai hihnojen kiristystä). Lineaarimoottorit ovat myös kosketuksettomia, joten suunnittelijoiden ei tarvitse huolehtia käyttöyksikön voitelusta, säädöistä tai muusta huollosta. Mutta niille laitevalmistajille ja koneenrakentajille, jotka etsivät avaimet käteen -ratkaisua, on olemassa lukemattomia vaihtoehtoja täydellisille lineaarimoottorikäyttöisille toimilaitteille, tarkkuusvaiheille ja jopa karteesisille ja gantry-järjestelmille.

Onko ympäristö sopiva lineaarimoottorille?
Lineaarimoottorit ovat usein ensisijainen ratkaisu vaikeissa ympäristöissä, kuten puhdastiloissa ja tyhjiöympäristöissä, koska niissä on vähemmän liikkuvia osia ja ne voidaan yhdistää lähes minkä tahansa tyyppiseen lineaarijohteeseen tai kaapelinhallintaan sovelluksen hiukkasten muodostumista, kaasunpoistoa ja lämpötilaa koskevien vaatimusten täyttämiseksi. Äärimmäisissä tapauksissa toisio-osaa (magneettirataa) voidaan käyttää liikkuvana osana, kun taas ensiöosa (käämit, mukaan lukien kaapelit ja kaapelinhallinta) pysyy paikallaan.

Mutta jos ympäristö koostuu metallilastuista, metallipölystä tai metallihiukkasista, lineaariservomoottori ei välttämättä ole paras vaihtoehto. Tämä pätee erityisesti rautaytimisiin lineaarimoottoreihin, koska niiden rakenne on luonnostaan ​​avoin, jolloin magneettirata on alttiina epäpuhtauksille. Raudattomien lineaarimoottoreiden puolisuljettu rakenne tarjoaa paremman suojan, mutta on varmistettava, että toisio-osan ura ei ole suoraan alttiina epäpuhtauksien lähteille. Sekä rautaytimisissä että raudattomissa lineaarimoottoreissa on erilaisia ​​kotelointivaihtoehtoja, mutta ne voivat heikentää moottorin kykyä haihduttaa lämpöä ja mahdollisesti aiheuttaa ongelmia.