Doğrusal motorlar ve aktüatörler artık bilyalı vidalar ve kayış tahrikleriyle maliyet açısından rekabetçi olup, gelişmiş konumlandırma uygulamaları için belirgin şekilde üstün çeviklik ve bant genişliği sunmaktadır. Yeni mikromotorlar ve aktüatörler, daha önce mümkün olmayan görevlerin otomatikleştirilmesine yardımcı olmaktadır. Doğrudan doğrusal tahrikler, servo kontrollü pnömatik silindirlerin yerini giderek daha fazla almakta, hava kompresörlerinin maliyet, gürültü ve bakım gerektirmeyen güvenilirlik ve kontrol edilebilirlik sağlamaktadır.

Yarı iletken endüstrisinin gereksinimleri doğrultusunda, lineer motor üreticileri hassasiyeti sürekli olarak artırmış, fiyatları düşürmüş, çeşitli motor tipleri geliştirmiş ve otomasyon ekipmanlarına entegrasyonu kolaylaştırmıştır. Modern lineer motorlar, 20 g tepe ivmesi ve 10 metre/saniye hız sağlayarak eşsiz dinamik çeviklik sunar, bakım ihtiyacını en aza indirir ve çalışma süresini kat kat artırır. Özel yarı iletken endüstrisi kullanımının ötesine geçerek, çok sayıda uygulamada gelişmiş performans sunmaya başlamışlardır.

Bilyalı vidalara göre on kat daha hızlı ve daha uzun ömürlü olan doğrusal doğrudan tahrik teknolojisi, üretkenliği artıran otomasyon için genellikle tek çözümdür.

DİNAMİK ÜSTÜNLÜK

Geleneksel konumlandırma mekanizmalarının dinamik performansı, histerezis, boşluk ve aşınmaya neden olan vidalı miller, dişli takımları, kayış tahrikleri ve esnek kaplinler tarafından sınırlandırılır. Benzer şekilde, pnömatik aktüatörler de piston kütlesi ve piston-silindir sürtünmesinin yanı sıra servo kontrol karmaşıklığına yol açan hava sıkıştırılabilirliğinden muzdariptir. Doğrusal motorlar ve aktüatörler, geleneksel konumlayıcıların kütlesini ve ataletini ortadan kaldırır ve bu temel sınırlamalardan kurtularak eşsiz bir dinamik sertlik sağlar.

Doğrudan tahrik kuvveti oluşturma, doğrusal motorların ve aktüatörlerin alternatif konumlandırma mekanizmalarıyla elde edilemeyen kapalı devre bant genişliğine ulaşmasını sağlar. Motor ve aktüatör, modern kontrolörlerden tam olarak yararlanabilir. Bu kontrolörler, yüksek çevrim kazançlı çalışma için ayarlanmış olup geniş bant genişliği kontrolü, hızlı yerleşme ve geçici bozulmalardan hızlı bir şekilde kurtulma sağlar.

Doğrusal motorlar ve aktüatörler, statik sürtünme bölgesinde çalışan milimetrelik mesafeli hareketler yapmada mükemmeldir. Düşük kütleleri ve minimum statik sürtünmeleri, harekete başlamak için gereken tahrik kuvvetini en aza indirir ve kontrol sisteminin durma sırasında aşırı hareketi önleme görevini basitleştirir. Bu özellikler, doğrudan tahrikli motorların ve aktüatörlerin örneğin mikroskop slaytlarını taramasını ve birbirinden yalnızca milimetrelerce uzaklıktaki eserlerin XY konumlarını haritalandırmasını sağlar.

Hızlı tekrarlayan hareket gerektiren uygulamalar, doğrusal aktüatörün yüksek bant genişliğinden yararlanarak bilyalı vidaların veya kayış tahriklerinin verimini iki katına çıkarabilir. Rulo halindeki malzemeleri (kağıt, plastik, hatta bebek bezi) uzunlamasına kesen makineler, malzeme akışını durdurmadan çalışarak verimi en üst düzeye çıkarır. Hareket halindeyken kesim yapmak için bu makineler, kesme bıçağını malzeme akışıyla senkronize olacak şekilde hızlandırır, malzeme hızıyla kesme noktasına gider ve ardından kesimi başlatır. Kesimden sonra bıçak, bir sonraki gidiş-dönüş kesme döngüsünü beklemek üzere başlangıç noktasına geri döner.

DOĞRUSAL MOTOR TİPLERİ

Üç temel doğrusal motor konfigürasyonu mevcuttur: düz yataklı, U kanallı ve tüplü motorlar. Her motorun kendine özgü avantajları ve sınırlamaları vardır.

Düz yataklı motorlar, sınırsız hareket ve en yüksek tahrik kuvvetini sunarken, yük taşıyıcı kuvvet ile motorun kalıcı mıknatıs yolu arasında önemli ve istenmeyen bir manyetik çekim kuvveti oluşturur. Bu çekim kuvveti, ekstra yükü destekleyen rulmanlar gerektirir.

Demir içermeyen çekirdeği sayesinde U kanallı motor düşük atalete, dolayısıyla maksimum çevikliğe sahiptir. Ancak, forcer'ın yük taşıyan manyetik bobinleri U kanallı şasinin derinliklerine doğru hareket ederek ısının uzaklaştırılmasını kısıtlar.

Borulu lineer motorlar sağlam, termal olarak verimli ve kurulumu en kolay olanlardır. Bilyalı vida ve pnömatik konumlandırıcılar için anında yedek parça sağlarlar. Borulu motorun kalıcı mıknatısları, her iki ucundan desteklenen paslanmaz çelik bir boru (itme çubuğu) içine yerleştirilmiştir. Ek itme çubuğu desteği olmadan, itme çubuğu çapına bağlı olarak yük hareketi 2 ila 3 metre ile sınırlıdır.

Her üç motor türü arasında, tüp motorlar ana akım endüstriyel kullanım için en uygun olanlardır. Tüp doğrusal motorlar, temel bir mühendislik yeniliğinden önemli faydalar elde etmiştir. Copley Controls'ün doğrusal motorları, geleneksel harici doğrusal kodlayıcıların yerini entegre Hall sensörleriyle almıştır. Patentli bir manyetik devre, Hall etkili sensörlerin çözünürlük ve tekrarlanabilirlikte neredeyse on kat iyileştirme elde etmesini sağlar.

Doğrusal kodlayıcılar, doğrusal motorun kendisi kadar maliyetli olabildiğinden, bunları ortadan kaldırmak önemli bir maliyet tasarrufu sağlar. Bu aynı zamanda, desteklenmesi ve hizalanması gereken hassas bir kodlayıcı olmadığı için doğrusal motorun otomasyon sistemlerine entegrasyonunu da kolaylaştırır. Diğer avantajları arasında sağlamlık, güvenilirlik ve kodlayıcının korumalı ortamlara ihtiyaç duymaması yer alır.

Borulu lineer motorlar, güçlü ve çok yönlü doğrudan tahrikli lineer aktüatörlere dönüştürülebilir. Aktüatör versiyonunda, kuvvetlendirici sabit kalır (makine şasisine cıvatalanır), yük konumlandırma itme çubuğu ise kuvvetlendirici içine monte edilmiş düşük sürtünmeli, yağlama gerektirmeyen yataklar üzerinde hareket eder. Bilyalı vidalar ve kayış tahriklerinden daha iyi performans göstermesinin yanı sıra, lineer aktüatör programlanabilir servo-pnömatik konumlandırma sistemlerine göre daha yüksek performanslı bir alternatiftir.

Borulu lineer motorlar, tek bir itme çubuğu üzerinde çalışan iki bağımsız kuvvetlendirici ile verimliliği iki katına çıkaran uygulamalara uygundur. Her kuvvetlendiricinin kendi servo sürücüsü vardır ve diğerinden tamamen bağımsız hareket edebilir. Örneğin, bir kuvvetlendirici yükleme yaparken diğeri boşaltma yapabilir. Bu teknik, hızlı hareket eden bir konveyörden ikişer ikişer kaldırarak ve bunları ikinci bir konveyöre hassas bir şekilde yerleştirerek verimi iki katına çıkarabilir.

Benzer şekilde, tek bir itme çubuğu üzerinde çalışan birden fazla kuvvetlendirici, tahrik kuvvetini iki, üç hatta dört katına çıkarabilir. Kuvvetlendiriciler tek bir kontrolör tarafından çalıştırılabilir.

Doğrusal motor yük taşıyıcı kuvveti, uzun ömürlü, tek raylı yataklar üzerinde hareket eder. Buna karşılık, bilyalı vidalı döner-doğrusal dönüşüm mekanizmaları, performansı düşüren ve kullanım ömrünü kısaltan ek aşınma kaynakları içerir.

Doğrusal aktüatör itme çubuğu, tahrik ünitesine monte edilmiş uzun ömürlü, yağlama gerektirmeyen yataklar üzerinde kayar. Bu basitlik, aktüatörün 10 milyon çalışma döngüsü sunmasını sağlar. Aktüatör yatakları kendi kendini hizalayarak montajı kolaylaştırır. Aktüatör tahrik kuvveti doğrudan itme çubuğuna uygulanarak hızlanma ve tepkisellik iyileştirilir.

Harici kodlayıcının yerine, kuvvetlendiriciye entegre edilmiş bir katı hal sensörü kullanıldığında, doğrudan tahrikli motorlar ve aktüatörler çok basit iki bileşenli cihazlar haline gelir. Kuvvetlendirici ve itme çubuğu, doğası gereği çok sağlam bileşenlerdir ve bu da motor ve aktüatörün uluslararası IP67 yıkama standartlarına uygun olmasını sağlar.

Gıcırdayan dişlilerin ve vızıldayan vidaların olmaması, doğrusal motorlara ve aktüatörlere düşük gürültülü çalışma gibi giderek daha da önemli bir nitelik kazandırmaktadır. OSHA, iş yeri gürültüsü konusunda giderek daha katı kurallar getiren Avrupa endüstriyel yönetmeliklerinin hemen ardından gelmektedir. Sessiz çalışma, laboratuvar ve hastane ortamlarında zaten kritik öneme sahiptir; OSHA, bu konudaki kararını diğer üretim ortamlarına da genişlettikçe bu endişe giderek yaygınlaşacaktır.