Lineaarimoottorit ja -toimilaitteet ovat nyt kustannustehokkaita kuularuuvien ja hihnakäyttöjen kanssa ja tarjoavat huomattavasti paremman ketteryyden ja kaistanleveyden edistyneisiin paikannussovelluksiin. Uudet mikromoottorit ja toimilaitteet auttavat automatisoimaan tehtäviä, jotka eivät aiemmin olleet mahdollisia. Suorat lineaarikäytöt korvaavat yhä enemmän servo-ohjattuja pneumaattisia sylintereitä, mikä lisää luotettavuutta ja hallittavuutta, ilman ilmakompressorien kustannuksia, melua ja huoltotarvetta.

Puolijohdeteollisuuden vaatimusten ajamina lineaarimoottoreiden valmistajat ovat tasaisesti lisänneet tarkkuutta, alentaneet hintoja, kehittäneet useita moottorityyppejä ja yksinkertaistaneet integrointia automaatiolaitteisiin. Nykyaikaiset lineaarimoottorit tarjoavat 20 g:n huippukiihtyvyyden ja 10 metriä sekunnissa -nopeuden, ne tarjoavat vertaansa vailla olevaa dynaamista ketteryyttä, minimoivat huollon tarpeen ja moninkertaistavat käyttöajan. Ne ovat siirtyneet puolijohdeteollisuuden erikoistuneen käytön ulkopuolelle tarjotakseen edistynyttä suorituskykyä lukuisissa sovelluksissa.

Lineaarinen suoravetotekniikka, jonka nopeus ja käyttöikä ovat kymmenen kertaa suuremmat kuin kuularuuveilla, on usein ainoa ratkaisu tuottavuutta parantavaan automatisointiin.

DYNAMINEN YLIVERTAISUUS

Perinteisten paikannusmekanismien dynaamista suorituskykyä rajoittavat johtoruuvit, hammaspyörästöt, hihnakäytöt ja joustavat kytkimet, jotka aiheuttavat hystereesiä, välystä ja kulumista. Samoin pneumaattiset toimilaitteet kärsivät männän massasta ja männän ja sylinterin välisestä kitkasta sekä ilman kokoonpuristuvuudesta, mikä monimutkaistaa servo-ohjausta. Lineaarimoottorit ja toimilaitteet poistavat perinteisten paikannuslaitteiden massan ja inertian, ja näistä perustavanlaatuisista rajoituksista vapautuneina ne tarjoavat vertaansa vailla olevan dynaamisen jäykkyyden.

Suora käyttövoiman luonti mahdollistaa lineaarimoottoreiden ja -toimilaitteiden saavuttaa suljetun silmukan kaistanleveyden, jota ei ole saatavilla vaihtoehtoisilla paikannusmekanismeilla. Moottori ja toimilaite pystyvät hyödyntämään täysimääräisesti nykyaikaisia ​​ohjaimia. Nämä ohjaimet on viritetty toimimaan suuren silmukan vahvistuksen avulla, mikä mahdollistaa laajan kaistanleveyden säädön, nopean asettumisen ja nopean toipumisen transienttihäiriöistä.

Lineaarimoottorit ja -toimilaitteet ovat erinomaisia ​​millimetrien etäisyyksien liikkeissä staattisella kitka-alueella. Niiden pieni massa ja minimaalinen staattinen kitka minimoivat liikkeen käynnistämiseen tarvittavan käyttövoiman ja yksinkertaistavat ohjausjärjestelmän tehtävää estää yliliike pysähtyessä. Näiden ominaisuuksien ansiosta suoravetoiset moottorit ja toimilaitteet voivat esimerkiksi skannata mikroskooppilaseja ja kartoittaa esineiden XY-sijainnit vain millimetrien tarkkuudella toisistaan.

Nopeaa toistuvaa liikettä vaativissa sovelluksissa voidaan hyödyntää lineaarisen toimilaitteen suurta kaistanleveyttä ja kaksinkertaistaa kuularuuvien tai hihnakäyttöjen läpimenoaika. Koneet, jotka leikkaavat materiaalirullia pituudeltaan (paperia, muovia, jopa vaippoja), maksimoivat läpimenon toimimalla pysäyttämättä materiaalivirtaa. Leikatakseen lennossa tällaiset koneet kiihdyttävät leikkuuterää synkronoituakseen materiaalivirran kanssa, kulkevat materiaalin nopeudella leikkauskohtaan ja aloittavat sitten leikkauksen. Leikkaamisen jälkeen terä palautetaan lähtöpisteeseen odottamaan seuraavaa edestakaista leikkaussykliä.

LINEAARIMOOTTORITYYPIT

Saatavilla on kolme lineaarimoottorin peruskonfiguraatiota: tasomoottori, U-kanavamoottori ja putkimoottori. Jokaisella moottorilla on omat etunsa ja rajoituksensa.

Vaikka tasamalliset moottorit tarjoavat rajoittamattoman liikeradan ja suurimman käyttövoiman, ne aiheuttavat huomattavaa ja ei-toivottua magneettista vetovoimaa kuormankantovoiman ja moottorin kestomagneettiradan välille. Tämä vetovoima vaatii laakereita, jotka kannattavat ylimääräistä kuormaa.

U-kanavamoottorissa, jossa on raudaton ydin, on alhainen inertia, mikä tekee siitä mahdollisimman ketterän. Voimalähteen kuormaa kantavat magneettikäämit kulkevat kuitenkin syvällä U-kanavarungon sisällä, mikä rajoittaa lämmönpoistoa.

Putkimaiset lineaarimoottorit ovat kestäviä, lämpötehokkaita ja helpoimmin asennettavia. Ne tarjoavat kuularuuvi- ja pneumaattisten asennoittimien korvaajia. Putkimaisen moottorin kestomagneetit on koteloitu ruostumattomasta teräksestä valmistettuun putkeen (työntötankoon), jota tuetaan molemmista päistä. Ilman lisätukea työntötangon liikkumavara on rajoitettu 2–3 metriin työntötangon halkaisijasta riippuen.

Kaikista kolmesta moottorityypistä putkimoottorit soveltuvat parhaiten valtavirran teollisuuskäyttöön. Putkimaiset lineaarimoottorit ovat saavuttaneet merkittäviä etuja perustavanlaatuisesta teknisestä innovaatiosta. Copley Controlsin lineaarimoottorit korvaavat perinteisen ulkoisen lineaarianturin integroiduilla Hall-antureilla. Patentoitu magneettipiiri mahdollistaa Hall-antureiden lähes kymmenkertaisen resoluution ja toistettavuuden parannuksen.

Koska lineaarianturit voivat maksaa lähes yhtä paljon kuin itse lineaarimoottori, niiden poistaminen on merkittävä kustannussäästö. Tämä myös yksinkertaistaa lineaarimoottoreiden integrointia automaatiojärjestelmiin, koska ei ole nirsoa anturia, jota tukea ja linjata. Muita etuja ovat kestävyys, luotettavuus ja vapaus anturin suojattujen ympäristöjen tarpeesta.

Putkimaiset lineaarimoottorit voidaan muuntaa tehokkaiksi ja monipuolisiksi suoravetoisiksi lineaaritoimilaitteiksi. Toimilaitteessa voimansiirtolaite pysyy paikallaan (pultattuna koneen runkoon), kun taas kuorman asemointitanko liikkuu voimansiirtolaitteeseen asennettujen pienikitkaisten, voiteluvapaiden laakereiden varassa. Kuularuuvien ja hihnakäyttöjen suorituskyvyn lisäksi lineaaritoimilaite on suorituskykyisempi vaihtoehto ohjelmoitaville servopneumaattisille asemointijärjestelmille.

Putkimaiset lineaarimoottorit soveltuvat tuottavuuden kaksinkertaistamiseen, koska niissä on kaksi itsenäistä pakotinta, jotka toimivat yhdellä työntötangolla. Kummallakin pakottimella on oma servomoottorinsa, ja ne voivat toimia täysin toisistaan ​​riippumatta. Toinen pakotin voi esimerkiksi lastata, kun taas toinen purkaa. Tekniikka voi kaksinkertaistaa läpimenon nostamalla kaksi kappaletta kerrallaan nopeasti liikkuvalta kuljettimelta ja sijoittamalla ne tarkasti toiselle kuljettimelle.

Vastaavasti useat yhdellä työntötangolla toimivat voimanlähteet voivat kaksinkertaistaa, kolminkertaistaa tai jopa nelinkertaistaa käyttövoiman. Voimanlähteitä voidaan käyttää yhdellä ohjaimella.

Lineaarimoottorin kuormaa kantava voimanlähde liikkuu pitkäikäisten, yksikiskoisten laakereiden päällä. Sitä vastoin kuularuuvien pyörivästä lineaariseksi muuntamismekanismista aiheutuu lisäkulumista, mikä heikentää suorituskykyä ja lyhentää käyttöikää.

Lineaarisen toimilaitteen työntötanko liukuu pitkäikäisten, voiteluvapaiden laakereiden päällä, jotka on asennettu voimalaitteeseen. Tämä luontainen yksinkertaisuus mahdollistaa toimilaitteen 10 miljoonan käyttösyklin keston. Toimilaitteen laakerit ovat itsekiinnittyviä, mikä helpottaa asennusta. Toimilaitteen käyttövoima kohdistetaan suoraan työntötankoon, mikä parantaa kiihtyvyyttä ja reagointikykyä.

Kun ulkoinen enkooderi on korvattu voimanlähteeseen integroidulla puolijohdeanturilla, suoravetomoottoreista ja toimilaitteista tulee hyvin yksinkertaisia ​​kaksikomponenttisia laitteita. Sekä voimanlähde että työntötanko ovat luonnostaan ​​erittäin kestäviä komponentteja, minkä ansiosta moottori ja toimilaite täyttävät kansainväliset IP67-pesuluokitukset.

Hiomapyörien ja pyörivien johtoruuvien puuttuminen antaa lineaarimoottoreille ja -toimilaitteille yhä tärkeämmän alhaisen melutason vaatimuksen. OSHA seuraa tiiviisti eurooppalaisten teollisuuskoodien kannoilla, jotka asettavat yhä tiukempia sääntöjä työpaikan melulle. Hiljainen toiminta on jo nyt kriittistä laboratorio- ja sairaalaympäristöissä; tämä huolenaihe yleistyy entisestään, kun OSHA laajentaa sääntöjään muihin tuotantoympäristöihin.