Tam lineer motor aşamaları – taban plakası, lineer motor, lineer kılavuzlar, kodlayıcı ve kontroller dahil.

Doğrudan tahrikli lineer servo motorlar, son birkaç yılda, kısmen son kullanıcıların daha yüksek verim ve daha iyi hassasiyet talepleri sayesinde, kullanımda ölçülebilir bir artış göstermiştir. Lineer motorlar genellikle diğer tahrik mekanizmalarında mümkün olmayan yüksek hızlar, uzun stroklar ve mükemmel konumlandırma hassasiyetini bir arada sunma kabiliyetleriyle bilinseler de, son derece yavaş, akıcı ve hassas hareketler de sağlayabilirler. Aslında, lineer motor teknolojisi o kadar geniş bir yetenek yelpazesi sunar ki (itme kuvveti, hız, ivme, konumlandırma hassasiyeti ve tekrarlanabilirlik), lineer motorların uygun bir çözüm olmadığı çok az uygulama vardır.

Doğrusal motor çeşitleri arasında doğrusal servo motorlar, doğrusal adım motorları, doğrusal endüksiyon motorları ve itme tüplü doğrusal motorlar bulunur. Bir uygulama için en iyi seçenek doğrusal servo motor olduğunda, ilk motor seçiminde göz önünde bulundurulması gereken üç nokta şunlardır:

"Birincil" husus: Demir çekirdekli mi, demirsiz mi?
Doğrusal doğrudan tahrikli servo motorlar, birincil parçadaki sargıların (döner bir motordaki stator gibi) bir demir laminasyon yığınına mı yoksa epoksiye mi monte edildiğine bağlı olarak demir çekirdekli veya demirsiz olmak üzere iki ana tipte gelir. Uygulamanın demir çekirdekli mi yoksa demirsiz bir doğrusal motor mu gerektirdiğine karar vermek, genellikle tasarım ve seçimin ilk adımıdır.

Demir çekirdekli doğrusal motorlar, son derece yüksek itme kuvvetleri gerektiren uygulamalar için en uygunudur. Bunun nedeni, birincil parçanın laminasyonunun, elektromanyetik akıyı ikincil parçanın mıknatıslarına odaklayan dişler (çıkıntılar) içermesidir (döner bir motordaki rotora benzer). Birincil parçadaki demir ile ikincil parçadaki kalıcı mıknatıslar arasındaki bu manyetik çekim, motorun yüksek kuvvetler üretmesini sağlar.

Demirsiz doğrusal motorlar genellikle daha düşük itme kuvveti kapasitelerine sahip olduklarından, presleme, işleme veya kalıplama gibi uygulamalarda görülen aşırı yüksek itme kuvveti gereksinimleri için uygun değildirler. Ancak yüksek hızlı montaj ve taşımada mükemmeldirler.

Demir çekirdek tasarımının dezavantajı, hareketin düzgünlüğünü bozan dişli çarktır. Dişli çark, birincil parçanın yuvalı tasarımının, ikincil parçanın mıknatısları boyunca hareket ederken "tercih edilen" konumlara sahip olmasına neden olması nedeniyle oluşur. Birincil parçanın ikincil parçanın mıknatıslarıyla hizalanma eğiliminin üstesinden gelmek için motorun daha fazla kuvvet üretmesi gerekir ve bu da dişli çark olarak adlandırılan bir hız dalgalanmasına neden olur. Kuvvet ve hız dalgalanmasındaki bu değişim, hareketin düzgünlüğünü bozar ve bu durum, hareket sırasındaki hareket kalitesinin (sadece nihai konumlandırma doğruluğunun değil) önemli olduğu uygulamalarda önemli bir sorun olabilir.

Üreticilerin dişli sıkışmasını azaltmak için kullandıkları çok sayıda yöntem vardır. Yaygın bir yaklaşım, mıknatısların (veya dişlerin) konumunu çarpıtarak, birincil dişler ikincil mıknatıslar üzerinde hareket ederken daha yumuşak geçişler sağlamaktır. Benzer bir etki, mıknatısların şeklini uzun bir sekizgene dönüştürerek de elde edilebilir.

Dişli çarkı sıkıştırmasını azaltmanın bir diğer yöntemi de kesirli sargıdır. Bu tasarımda, birincil sargı, ikincil sargıdaki mıknatıslardan daha fazla laminasyon dişi içerir ve laminasyon yığını özel bir şekle sahiptir. Bu iki değişiklik birlikte, dişli çarkı sıkıştırma kuvvetlerini ortadan kaldırır. Ve elbette, yazılım her zaman bir çözüm sunar. Dişli çarkı sıkıştırmasını önleme algoritmaları, servo sürücülerin ve kontrolörlerin birincil sargıya sağlanan akımı, kuvvet ve hızdaki değişimleri en aza indirecek şekilde ayarlamasına olanak tanır.

Demirsiz doğrusal motorlar, birincil bobinleri çelik bir laminasyon etrafına sarılmak yerine epoksi ile kapsüllendiği için dişli sıkışması yaşamazlar. Demirsiz doğrusal servo motorlar ise daha düşük bir kütleye sahiptir (epoksi, çelikten daha hafif, ancak daha az serttir), bu da elektromekanik sistemlerde bulunan en yüksek hızlanma, yavaşlama ve maksimum hız değerlerinden bazılarını elde etmelerini sağlar. Yerleşme süreleri, demirsiz motorlar için genellikle demir çekirdekli versiyonlara göre daha iyidir (daha düşüktür). Birincil bobinde çelik bulunmaması ve buna bağlı dişli sıkışması veya hız dalgalanmasının olmaması, demirsiz doğrusal motorların genellikle %0,01'den daha az hız değişimiyle çok yavaş ve istikrarlı bir hareket sağlayabileceği anlamına gelir.

Entegrasyonun hangi seviyesi?
Döner motorlar gibi, lineer servo motorlar da bir hareket sisteminin sadece bir bileşenidir. Eksiksiz bir lineer motor sistemi ayrıca yükü desteklemek ve yönlendirmek için rulmanlar, kablo yönetimi, geri besleme (genellikle bir lineer kodlayıcı) ve bir servo sürücü ve kontrolör gerektirir. Son derece deneyimli OEM'ler ve makine üreticileri veya çok özel tasarım veya performans gereksinimleri olanlar, şirket içi yetenekler ve çeşitli üreticilerin hazır bileşenleriyle eksiksiz bir sistem kurabilirler.

Doğrusal motor sistemi tasarımı, kayış, kremayer ve pinyon veya vida tabanlı sistemlerin tasarımından tartışmasız daha basittir. Daha az bileşen ve daha az emek gerektiren montaj aşaması vardır (bilyalı vida desteklerinin hizalanması veya kayışların gerilmesi gerekmez). Doğrusal motorlar temassız olduğundan, tasarımcıların tahrik ünitesinin yağlanması, ayarlanması veya diğer bakımları için gerekli önlemleri alması gerekmez. Ancak anahtar teslim bir çözüm arayan OEM'ler ve makine üreticileri için, komple doğrusal motor tahrikli aktüatörler, yüksek hassasiyetli kademeler ve hatta Kartezyen ve portal sistemler için sayısız seçenek mevcuttur.

Lineer motor için ortam uygun mudur?
Doğrusal motorlar, daha az hareketli parçaya sahip olmaları ve uygulamanın partikül üretimi, gaz çıkışı ve sıcaklık gereksinimlerini karşılamak için hemen hemen her türlü doğrusal kılavuz veya kablo yönetimiyle eşleştirilebilmeleri nedeniyle, temiz odalar ve vakum ortamları gibi zorlu ortamlarda genellikle tercih edilen çözümdür. Ekstrem durumlarda ise, ikincil parça (mıknatıs rayı) hareketli parça olarak kullanılabilirken, birincil parça (kablolar ve kablo yönetimi dahil sargılar) sabit kalabilir.

Ancak ortam metal talaşları, metal tozu veya metal parçacıklarından oluşuyorsa, lineer servo motor en iyi seçenek olmayabilir. Bu durum özellikle demir çekirdekli lineer motorlar için geçerlidir çünkü tasarımları doğası gereği açıktır ve mıknatıs yolunu kirlenmeye açık bırakır. Demirsiz lineer motorların yarı kapalı tasarımı daha iyi koruma sağlar, ancak ikincil parçadaki yuvanın doğrudan kirlenme kaynaklarına maruz kalmamasına dikkat edilmelidir. Hem demir çekirdekli hem de demirsiz lineer motorları kapatmak için tasarım seçenekleri mevcuttur, ancak bunlar motorun ısıyı dağıtma yeteneğini azaltabilir ve potansiyel olarak bir sorunu başka bir sorunla değiştirebilir.