Hareket Sistemi Tasarımının Tipik Yapılandırması

Doğrusal hareket, birçok hareketli makinenin merkezinde yer alır ve doğrusal motorların doğrudan tahrikli yapısı, bu uygulamalarda genel makine tasarımını basitleştirebilir. Diğer avantajları arasında, doğrusal motorlar doğrudan yüke sabitlendiği için geliştirilmiş sertlik de bulunur.

Bu motorları (ve ihtiyaç duydukları çevre birimlerini) entegre etmek göz korkutucu görünebilir, ancak süreç beş basit adıma ayrılabilir. Bu adım adım süreci takip etmek, makine ve robot üreticilerinin gereksiz çaba veya karmaşıklık olmadan doğrusal motor avantajlarından yararlanmalarını sağlar.

1. Motor tipini belirleyin: Demir çekirdekli mi yoksa demirsiz mi?

İlk adım, mevcut tipler arasından lineer motoru seçmektir.

Demir çekirdekli motorlar: Demir çekirdekli motorlar en yaygın olanıdır ve genel otomasyon uygulamaları için uygundur. Demir çekirdekli motor, demir çekirdek laminasyonlarından oluşan bobin yapısını ifade eder. Tipik bir konfigürasyon, tek taraflı sabit bir mıknatıs yolu ve hareketli bir motor bobini veya kuvvetlendiricisinden oluşur. Demir çekirdek, üretilen itme kuvvetini en üst düzeye çıkarır ve bobin ile mıknatıslar arasında manyetik bir çekim kuvveti oluşturur.

Bu manyetik çekim kuvveti, doğrusal hareket yataklarına ön yükleme uygulanarak doğrusal kılavuz sisteminin rijitliğini etkili bir şekilde artırmak için kullanılabilir. Manyetik ön yükleme ayrıca, yavaşlama ve çökmeyi iyileştirerek sistemin frekans tepkisini de artırabilir.

Öte yandan, çekim kuvvetinin, destek elemanları ve doğrusal yataklardan gelen artan yük kapasitesiyle uygun şekilde desteklenmesi gerekir. Bu, makinenin mekanik tasarım özgürlüğünü azaltabilir.

İkinci bir demir çekirdekli doğrusal motor konfigürasyonu, hareketli bobinin her iki tarafına yerleştirilmiş bir çift sabit mıknatıs rayından oluşur. Bu patentli yapı, manyetik çekimin etkilerini ortadan kaldırırken, kesit alanı başına en yüksek kuvveti sağlar. Dengeli tasarım, yatak yükünü azaltarak daha küçük doğrusal hareket yataklarının kullanılmasına ve yatak gürültüsünün azaltılmasına olanak tanır.

Motionsystemdesign Com Motor Sürücüleri 0111 AvantajlarıDemirsiz motorlar: Demirsiz doğrusal motorlar da mevcuttur; bu motorların bobinlerinde demir yoktur, bu nedenle motor elemanları arasında çekim yoktur.

En yaygın demirsiz tip U kanalıdır: İki manyetik yol, motor bobininin (veya forcer'ın) hareket ettiği bir kanal oluşturmak üzere birleştirilir. Bu motor, düşük hız dalgalanması ve yüksek ivme gerektiren uygulamalar için idealdir. Demirsiz yapının sıfır çekim kuvveti ve sıfır dişli oranı, tork dalgalanmasını en aza indirir; bobin nispeten hafif olduğundan ivme artar.

İkinci bir demirsiz konfigürasyon ise silindir şeklindedir. Mıknatıslar paslanmaz çelik bir borunun içine istiflenir ve motor bobini silindirin etrafında hareket eder. Bu konfigürasyon, bilyalı vidaların yerine kullanılırken uygundur, çünkü hemen hemen aynı kapasitede çok daha yüksek hızlar ve konumlandırma hassasiyeti sağlar.

Bobin boyutlandırma ve parça uzunluğu

Konfigürasyon ne olursa olsun, tüm lineer motor bobinleri uygulama gereksinimlerine göre boyutlandırılmalıdır: uygulanan yük, hedef hareket profili, görev döngüsü, doğruluk, hassasiyet, hizmet ömrü ve çalışma ortamı. İpucu: Belirli bir uygulama için en iyi motor tipini ve boyutunu seçmek üzere lineer motor üreticilerinden teknik destek ve boyutlandırma yazılımından (genellikle ücretsizdir) yararlanın.

Mıknatıs ray bölümleri çeşitli uzunluklarda sunulur ve hedeflenen hareket uzunluğuna ulaşmak için uçtan uca istiflenebilir; toplam mıknatıs uzunluğu neredeyse sınırsızdır. Tasarımı basitleştirmek ve maliyetleri düşürmek için, üreticinin sunduğu en uzun mıknatıs ray bölümlerini kullanmak en iyisidir.

2. Bir kodlayıcıya karar verin

Doğrusal bir motor sistemi tasarlarken ikinci adım, doğrusal kodlayıcının seçimidir. En yaygın olanları, optik veya manyetik okuma kafası sensörlü artımlı doğrusal kodlayıcılardır. Uygulama için gerekli çözünürlük ve doğruluğa sahip ve makine ortamına uygun bir kodlayıcı seçin.

Kodlayıcı geri bildirimi genellikle servo amplifikatöre sinüzoidal analog veya dijital darbe dizisi aracılığıyla geri gönderilir. Diğer bir seçenek ise yüksek hızlı seri kodlayıcı geri bildirimidir; bu da daha yüksek veri hızları, daha yüksek bit çözünürlüğü, daha yüksek gürültü bağışıklığı, daha uzun kablo uzunlukları ve kapsamlı alarm bilgileri sağlar.

Seri haberleşmeler iki şekilde bağlanır.

Amplifikatör ile enkoder arasında doğrudan iletişim, amplifikatörle uyumlu seri enkoder protokolüne sahip enkoderler ile mümkündür.

Bir kodlayıcının seri çıkışı olmadığında (veya seri çıkış protokolünün amplifikatörle uyumsuz olduğu durumlarda), bir seri dönüştürücü modülü kullanılabilir. Bu durumda, modül kodlayıcıdan Hall sensörü sinyaliyle birlikte bir analog sinyal alır, analog sinyali alt bölümlere ayırır ve bu sinyal verilerini servo amplifikatöre seri olarak iletir. Hall sensörü verileri, güç açma sırasında ve kodlayıcı geri bildirimini doğrulamak için kullanılır.

Birçok doğrusal kodlayıcı üreticisi artık, üçüncü taraf amplifikatör üreticilerinin tescilli protokolleri de dahil olmak üzere çeşitli seri iletişim protokollerini destekleyen mutlak doğrusal kodlayıcılar sunuyor.

3. Amplifikatörü seçin

Tasarım sürecinin üçüncü adımı servo amplifikatörün seçimidir. Amplifikatör, motora göre doğru boyutta olmalıdır.

Tak ve çalıştır özelliği, yalnızca servo motor ve amplifikatör üreten tedarikçiler tarafından sunulabilen bir özelliktir. Bazı tedarikçiler, başlatma süresini kısaltmak ve doğru yapılandırmayı sağlamak için tak ve çalıştır özelliğini sunar.

Bazı servo güçlendiriciler, servo sistemini ayarlama ihtiyacını ortadan kaldıran otomatik motor tanıma ve ayar gerektirmeyen bir moda sahiptir. Bu yazılım sayesinde, motor özellikleri (aşırı yük özellikleri dahil) güç verildiğinde motordan servo güçlendiriciye otomatik olarak yüklenir. Bu, motor özelliklerini girerken olası kullanıcı hatalarını ortadan kaldırarak, motor kaçakları ve faz hataları riskini neredeyse tamamen ortadan kaldırır.

4. Destek elemanlarını ve yatakları seçin

Lineer motor sistemi tasarımını tamamlamak için son iki tasarım adımı birlikte ilerler: Dördüncü adım, doğrusal hareket yatak sistemini seçmek ve beşinci adım, destek elemanlarını tasarlamaktır.

Çoğu doğrusal motor düzeneğinde iki önemli hizalama vardır: bobin ile mıknatıs yolu arasındaki motor-mıknatıs boşluk mesafesi ve kodlayıcı okuma kafası ile doğrusal ölçek arasındaki boşluk mesafesi. Kapalı bir doğrusal kodlayıcı seçerken bu ikinci kriter ortadan kalkar.

İpuçları:

Doğrusal hareket yatakları, boşluk toleranslarını karşılayacak yeterli hassasiyeti sağlamalı, destek elemanları ise bileşenleri uygun şekilde aralıklandıracak ve doğrusal yatakların ve kodlayıcının paralellik gereksinimlerini karşılayacak şekilde tasarlanmalıdır.

Bu kriterler karşılandıktan sonra, yatakların ve destek elemanlarının seçimi ve tasarımı nihayetinde makinenin performans gereksinimlerine bağlıdır. Yüksek doğruluk ve hassasiyet gerektiren uygulamalar, yüksek çözünürlüklü ve yüksek doğruluklu bir kodlayıcının yanı sıra yüksek doğruluklu doğrusal yataklar gerektirir.

Bu yatakların boyutlarını belirlerken, yük kapasitesini ve demir çekirdekli doğrusal motorlarla ilişkili manyetik çekim kuvvetlerini hesaba katın. Çoğu durumda, doğrusal yatakların ve mıknatıs raylarının destek elemanları, makine şasisinin ayrılmaz bir parçası olabilir.