Doğrusal motorlar, geleneksel döner motor tahrikli doğrusal aktüatörlere kıyasla daha hızlı, daha hassas ve daha güvenilir performansla hareket kontrolünde mümkün olanı yeniden tanımladı. Bir doğrusal motorun benzersiz özelliği, yükün mekanik güç iletim bileşenleri olmadan hareket ettirilmesidir. Bunun yerine, motor bobininin manyetik alanı tarafından üretilen doğrusal kuvvet doğrudan yüke bağlanır. Bu, döner hareketi doğrusal harekete dönüştüren mekanik cihazları ortadan kaldırır ve böylece sistemin ömrünü, hassasiyetini, hızını ve genel performansını artırır.

Arttırılmış üretkenlik, daha yüksek ürün kalitesi, hızlı geliştirme süresi ve daha düşük mühendislik maliyetlerine olan talep arttıkça, modüler doğrusal motor tasarımlarından yararlanarak doğrusal motor teknolojisini benimsemek giderek daha popüler hale geliyor. Bunlar metroloji, hassas kesme 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 birçok başka uygulamada bulunur.

Doğrusal motor tasarımının bileşenlerinin yüksek hassasiyet ve tekrarlanabilir süreçlerle işlenmesi ve birleştirilmesi gerekir. Bu parçaların uygun şekilde hizalanması kritik öneme sahiptir ve önemli tasarım ayrıntısı ve montaj becerisi gerektirir.

Günümüzde, yeni nesil modüler doğrusal motorlar oyunu değiştirdi. Anahtar teslimi modüler doğrusal motorlar bir sisteme kolayca cıvatalanabilir ve hemen çalışmaya hazırdır, bu da mühendislik süresini önemli ölçüde azaltır. Mühendisler artık modüler doğrusal motor teknolojisinin güçlü faydalarını aylar hatta yıllar yerine sadece birkaç gün içinde makine tasarımlarına uygulayabilirler.

Doğrusal motor sistemleri dokuz ana bileşenden oluşur:

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

KONTROL DÖNGÜSÜ

Doğrusal motor tasarımının bileşenleri yüksek hassasiyet ve tekrarlanabilir süreçlerle işlenmeli ve monte edilmelidir. Bu parçaların uygun şekilde hizalanması kritik öneme sahiptir ve önemli tasarım ayrıntıları ve montaj becerisi gerektirir. Örneğin, manyetik ray ve hareketli motor bobini düz, paralel olmalı ve aralarında belirli bir hava boşluğu olacak şekilde monte edilmelidir. Hareketli bobin, manyetik rayın üstündeki paralel hassas doğrusal yatak raylarına bağlı bir taşıyıcı üzerinde hareket eder. Doğrusal ölçekli ve okuma kafalı konum kodlayıcı, 5 G'ye kadar ivmelere dayanacak şekilde uygun hizalama prosedürleri ve sağlam bir montaj tasarımı gerektiren doğrusal motorun bir diğer kritik parçasıdır. Modüler doğrusal motorlarda, bu ayrıntılar zaten hesaba katılmış ve kutudan çıkar çıkmaz önceden tasarlanmıştır.

Gösterilen gibi modüler doğrusal motor sistemleri, hassas, yüksek hızlı ve tekrarlanabilir doğrusal hareket gerektiğinde kullanılır. Sistem, bilyalı vida, kayış ve kremayer ve pinyon aktüatörlerine bir alternatiftir.

Doğrusal motorun hareketini kontrol etmek için gelişmiş hareket kontrolörleri ve servo sürücüler kullanılır. Doğrusal motorlar, sertlik ve frekans tepkisi açısından kesin bir avantaja sahiptir. Belirli frekans aralıklarında, geleneksel bilyalı vidaları 10 veya daha fazla önemli bir faktörle aşan bir sertlik sergilerler. Bu özellik sayesinde doğrusal motorlar, harici bozulmalarla bile yüksek konum ve hız döngüsü bant genişliklerini etkileyici bir hassasiyetle işleyebilir. Genellikle 10 ile 100 Hz arasındaki rezonans frekanslarıyla karşılaşan bilyalı vidaların aksine, doğrusal motorlar daha yüksek frekanslarda çalışır ve rezonanslarını konum döngüsü bant genişliğinin çok ötesine yerleştirir.

Ancak, mekanik şanzımanın kaldırılmasıyla ilişkili bir takas vardır. Bilyalı vidalar gibi mekanik bileşenler, makine kuvvetlerinden, doğal rezonans frekanslarından veya çapraz eksen titreşimlerinden kaynaklanan rahatsızlıkları azaltmaya yardımcı olur. Bunların ortadan kaldırılması, doğrusal motorları doğrudan bu tür kesintilere maruz bırakır. Sonuç olarak, bu rahatsızlıkları telafi etmek, doğrudan servo ekseninde hareket ederek bunlarla başa çıkması gereken hareket kontrol cihazı ve tahrik elektroniğinin sorumluluğu haline gelir. İşte bugünün gelişmiş kapalı devre hareket algoritmalarının rezonansları ortadan kaldırmak ve dikkate değer konum döngüsü kontrolü sağlamak için devreye girdiği yer burasıdır.

Doğrusal aktüatörler alanında, doğrusal motorlar olağanüstü teknik yetenekler sunar. Motorların üstün sertlik gösterme ve daha yüksek frekanslarda çalışma yeteneği onları geleneksel alternatiflerden ayırır. Rezonans frekanslarına meydan okuyarak ve harici kesintilerin varlığında bile yüksek hassasiyeti koruyarak doğrusal motorlar ikna edici bir çözüm sunar.

Bununla birlikte, mekanik iletim yokluğu, sistemin sürekli performansını ve güvenilirliğini garanti altına alarak, rahatsızlıkları gidermek için sağlam telafi stratejileri gerektirir. Hız ve konum döngüleri için hareket denetleyicisi örnekleme frekansları genellikle 5 kHz'de başlar. Doğrusal bir motor ekseni, 1 veya 2 kHz frekanslarının kabul edilebilir olduğu geleneksel döner motor tahrikli bir eksenin beş ila on katı bir konum döngüsü bant genişliğine sahip olabilir. Bazı mevcut hareket denetleyicileri, ultra yüksek hızlı geri bildirim kontrolü ve ultra hassas yol kontrolü sağlayan 20 kHz veya daha yüksek hızlarda örnekleme yapabilir.

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, mühendislerden oluşan bir ekibin devrim niteliğinde bir projeye girişmesiyle, dünyanın ilk doğrusal motor tabanlı lazer kesim makinesini yaratmak için doğrusal motorları kullanarak değerli deneyimler edindim. Doğrusal motorları kullanmak, döner servo motorlarla çalıştırılan geleneksel doğrusal aktüatör teknolojileri doğrusal motorlarla elde edilebilen yüksek performans yeteneklerini sağlayamadığından, endüstriyi altüst etmek için mükemmel bir uyumdu.

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

1.5 G ivmeyle 2.5 m/sn hızla 1.000 lbs'lik bir gantry sistemini hareket ettirmemiz gerektiğinden çok sayıda zorlukla karşılaştık, bu da aşırı kuvvetler üretebilecek doğrusal bir motor tasarlamak zorunda olduğumuz anlamına geliyordu. Ekibimiz, lazer kesim makinemizin taleplerini karşılayabilecek doğrusal bir motor tasarlayana kadar araştırma ve geliştirmeye sayısız saat harcayarak sebat etti. 14 ay sonra doğrusal motorlarımızı nihayet çalışırken gördüğümüzde gurur duyduk, gantry sistemini inanılmaz bir hız, kolaylık ve hassasiyetle ilerletiyordu. Elde edilen performans benzeri görülmemişti. O zamanlar anahtar teslimi modüler doğrusal motorlar mevcut olsaydı makine konseptimizin ne kadar daha hızlı tamamlanabileceğini düşünmek dikkat çekicidir.

Doğrusal motor teknolojisi, 90'larda doğrusal motor tasarım yolculuğuna başladığımızdan beri büyük ölçüde gelişti. Yeni modüler tasarımların tanıtılmasıyla, hareket tasarımı ve doğrusal motorlarda yenilik ve ilerleme potansiyeli her zamankinden daha fazla. Modüler doğrusal motorlar, birçok sektördeki çok çeşitli uygulamalardan faydalanmak için hızla dağıtılabilen daha hızlı, daha hassas ve güvenilir hareket kontrol yetenekleriyle mümkün olanı yeniden tanımlıyor.