Doğrusal motorlar, geleneksel döner motor tahrikli doğrusal aktüatörlere kıyasla daha hızlı, daha hassas ve daha güvenilir performansla hareket kontrolündeki olanakları yeniden tanımladı. Doğrusal bir motorun benzersiz özelliği, yükün mekanik güç aktarım bileşenleri olmadan hareket ettirilmesidir. Bunun yerine, motor bobininin manyetik alanı tarafından üretilen doğrusal kuvvet doğrudan yüke bağlıdır. Bu, döner hareketi doğrusal harekete dönüştüren mekanik cihazları ortadan kaldırarak sistemin ömrünü, hassasiyetini, hızını ve genel performansını artırır.

Artan üretkenlik, daha yüksek ürün kalitesi, hızlı geliştirme süresi ve daha düşük mühendislik maliyetlerine olan talep arttıkça, modüler doğrusal motor tasarımlarından yararlanılarak doğrusal motor teknolojisinin benimsenmesi giderek daha popüler hale geliyor. Bu teknolojiler, metroloji, hassas kesim sistemleri, yarı iletken ve elektronik üretim ekipmanları, yonga işleme, litografi, görsel denetim sistemleri, tıbbi ekipman ve cihazlar, test sistemleri, havacılık ve savunma, montaj hattı otomasyonu, baskı ve paketleme uygulamaları ve yüksek verim ve yüksek doğrulukta doğrusal hareket gerektiren diğer birçok uygulamada kullanılmaktadır.

Doğrusal motor tasarımının bileşenlerinin yüksek hassasiyet ve tekrarlanabilir süreçlerle işlenmesi ve monte edilmesi gerekir. Bu parçaların doğru şekilde hizalanması kritik öneme sahiptir ve önemli tasarım detayları ve montaj becerisi gerektirir.

Günümüzde, yeni nesil modüler lineer motorlar oyunun kurallarını değiştirdi. Anahtar teslimi modüler lineer motorlar, bir sisteme kolayca monte edilebilir ve hemen çalışmaya hazırdır; bu da mühendislik süresini önemli ölçüde azaltır. Mühendisler artık modüler lineer motor teknolojisinin güçlü avantajlarından, aylar hatta yıllar yerine, yalnızca birkaç gün içinde makine tasarımlarına entegre edebilirler.

Doğrusal motor sistemleri dokuz ana bileşenden oluşur:

1. Bir taban plakası
2. Bir motor bobini
3. Kalıcı bir manyetik yol (normalde neodimyum mıknatıslar)
4. Motor bobinini yüke bağlayan bir taşıyıcı
5. Taşıyıcının üzerinde kılavuzlandığı ve tabana bağlandığı doğrusal yatak rayları
6. Konum geri bildirimi için doğrusal bir kodlayıcı
7. Son duraklar
8. Bir kablo yolu
9. Mıknatıs rayını, kodlayıcıyı ve doğrusal rayları çevresel kirlenmeden korumak için opsiyonel körükler.

KONTROL DÖNGÜSÜ

Doğrusal bir motor tasarımının bileşenleri, yüksek hassasiyet ve tekrarlanabilir süreçlerle işlenmeli ve monte edilmelidir. Bu parçaların doğru hizalanması kritik öneme sahiptir ve önemli tasarım detayları ve montaj becerisi gerektirir. Örneğin, manyetik ray ve hareketli motor bobini düz, paralel olmalı ve aralarında belirli bir hava boşluğu bırakılarak monte edilmelidir. Hareketli bobin, manyetik rayın üzerindeki paralel hassas doğrusal yatak raylarına bağlı bir taşıyıcı üzerinde hareket eder. Doğrusal ölçek ve okuma kafasına sahip konum kodlayıcı, 5 G'ye kadar ivmelere dayanacak şekilde doğru hizalama prosedürleri ve sağlam bir montaj tasarımı gerektiren doğrusal bir motorun bir diğer kritik parçasıdır. Modüler doğrusal motorlarda, bu detaylar önceden hesaplanmış ve kutudan çıktığı anda önceden tasarlanmıştır.

Gösterilen gibi modüler doğrusal motor sistemleri, hassas, yüksek hızlı ve tekrarlanabilir doğrusal hareket gerektiğinde kullanılır. Bu sistem, bilyalı vida, kayışlı ve kremayer-pinyon aktüatörlere bir alternatiftir.

Lineer motorun hareketini kontrol etmek için gelişmiş hareket kontrolörleri ve servo sürücüler kullanılır. Lineer motorlar, sertlik ve frekans tepkisi açısından belirgin bir avantaja sahiptir. Belirli frekans aralıklarında, geleneksel bilyalı vidaları 10 veya daha fazla kat aşan bir sertlik sergilerler. Bu özellik sayesinde lineer motorlar, harici bozucu etkilere rağmen yüksek konum ve hız döngüsü bant genişliklerini etkileyici bir hassasiyetle işleyebilir. Genellikle 10 ila 100 Hz arasında rezonans frekanslarıyla karşılaşan bilyalı vidaların aksine, lineer motorlar daha yüksek frekanslarda çalışır ve rezonansları konum döngüsü bant genişliğinin çok ötesine ulaşır.

Ancak, mekanik şanzımanın kaldırılmasıyla ilişkili bir dezavantaj da vardır. Bilyalı vidalar gibi mekanik bileşenler, makine kuvvetlerinden, doğal rezonans frekanslarından veya eksenler arası titreşimlerden kaynaklanan bozulmaları azaltmaya yardımcı olur. Bunların ortadan kaldırılması, doğrusal motorları bu tür bozulmalara doğrudan maruz bırakır. Sonuç olarak, bu bozulmaları telafi etmek, servo eksenine doğrudan etki ederek bunlarla doğrudan mücadele etmesi gereken hareket kontrolörü ve tahrik elektroniğinin sorumluluğu haline gelir. İşte tam da bu noktada, günümüzün gelişmiş kapalı devre hareket algoritmaları, rezonansları ortadan kaldırmak ve olağanüstü bir konum döngüsü kontrolü sağlamak için devreye girer.

Doğrusal aktüatörler alanında, doğrusal motorlar olağanüstü teknik özellikler sunar. Motorların üstün sertlik sergileme ve daha yüksek frekanslarda çalışma kabiliyetleri, onları geleneksel alternatiflerden ayırır. Rezonans frekanslarına meydan okuyarak ve harici kesintiler olsa bile yüksek hassasiyeti koruyarak doğrusal motorlar, etkileyici bir çözüm sunar.

Bununla birlikte, mekanik iletimin olmaması, sistemin sürekli performansını ve güvenilirliğini garanti altına alarak, kesintileri gidermek için güçlü dengeleme stratejileri gerektirir. Hız ve konum döngüleri için hareket kontrol cihazı örnekleme frekansları genellikle 5 kHz'de başlar. Doğrusal bir motor ekseni, 1 veya 2 kHz frekansların kabul edilebilir olduğu geleneksel döner motor tahrikli bir eksenin beş ila on katı bir konum döngüsü bant genişliğine sahip olabilir. Bazı mevcut hareket kontrol cihazları 20 kHz veya daha yüksek hızlarda örnekleme yapabilir, bu da ultra yüksek hızlı geri besleme kontrolü ve ultra hassas yol kontrolü sağlar.

Modüler lineer motor üreticilerinin çoğu aynı zamanda hareket kontrolü ve servo uzmanı olduğundan, birçok kontrol döngüsü zorluğu ve mekanik rezonans endişesi de iyi düşünülmüş ve bu zorlukları hafifletmek için çözümler ve araçlar sağlanmıştır.

DOĞRUSAL MOTOR UYGULAMASI

Yıllar önce, dünyanın ilk doğrusal motor tabanlı lazer kesim makinesini yaratmak gibi devrim niteliğinde bir projeye girişen bir mühendis ekibiyle birlikte doğrusal motorlar konusunda değerli deneyimler edindim. Döner servo motorlarla çalışan geleneksel doğrusal aktüatör teknolojileri, doğrusal motorlarla elde edilebilen yüksek performans özelliklerini sağlayamadığından, doğrusal motorların kullanımı sektörde devrim yaratmak için mükemmel bir çözümdü.

Teknolojiyi hayata geçirmek kolay bir iş değildi. Projeyi derinlemesine inceledikçe, uygulamamızın ticari olarak mevcut olmayan doğrusal motor performans spesifikasyonları gerektirdiğini fark ettik. Yılmadan, uygulamamız için özel olarak doğrusal motorlar tasarlamaya karar verdik.

1.000 librelik bir gantry sistemini 2,5 m/sn hızla ve 1,5 G ivmeyle hareket ettirmemiz gerektiğinden, çok sayıda zorlukla karşılaştık; bu da aşırı kuvvetler üretebilecek bir doğrusal motor tasarlamamız gerektiği anlamına geliyordu. Ekibimiz, lazer kesim makinemizin ihtiyaçlarını karşılayabilecek bir doğrusal motor tasarlayana kadar araştırma ve geliştirmeye sayısız saat harcayarak azimle çalıştı. 14 ay sonra doğrusal motorlarımızı çalışırken gördüğümüzde gurur duyduk; gantry sistemini inanılmaz bir hız, kolaylık ve hassasiyetle çalıştırıyorlardı. Elde edilen performans eşi benzeri görülmemişti. O zamanlar anahtar teslimi modüler doğrusal motorlar mevcut olsaydı, makine konseptimizin ne kadar daha hızlı tamamlanabileceğini düşünmek olağanüstüydü.

Lineer motor teknolojisi, 90'larda başladığımız lineer motor tasarım yolculuğundan bu yana büyük bir gelişme kaydetti. Yeni modüler tasarımların piyasaya sürülmesiyle, hareket tasarımı ve lineer motorlarda inovasyon ve ilerleme potansiyeli her zamankinden daha fazla. Modüler lineer motorlar, birçok sektördeki çok çeşitli uygulamalarda hızla uygulanabilen daha hızlı, daha hassas ve güvenilir hareket kontrol yetenekleriyle, mümkün olanı yeniden tanımlıyor.