Lineer motorlar üstün performans sunar ve bu nedenle tıbbi ekipmanlarda, endüstriyel otomasyonda, ambalajlamada ve yarı iletken üretiminde mükemmeldir. Dahası, yeni lineer motorlar, önceki versiyonların maliyet, ısı ve entegrasyon karmaşıklığı sorunlarını çözmektedir. Özetlemek gerekirse, lineer motorlar bir bobin (birincil parça veya itici) ve bazen plaka veya ikincil olarak adlandırılan sabit bir platformdan oluşur. Çok sayıda alt türü vardır, ancak otomasyon için en yaygın olan ikisi fırçasız demir çekirdekli ve demirsiz lineer motorlardır.

Lineer motorlar genellikle mekanik tahrik sistemlerinden daha üstün performans gösterir. Sınırsız uzunlukta çalışabilirler. Mekanik sistemlerin esnekliği ve boşluğu olmadığı için doğruluk ve tekrarlanabilirlik yüksektir ve makinenin ömrü boyunca bu şekilde kalır. Aslında, lineer bir motorun sadece kılavuz yataklarının bakıma ihtiyacı vardır; diğer tüm alt bileşenler aşınmaz.

Demir çekirdekli lineer motorların üstün olduğu alanlar
Demir çekirdekli lineer motorlar, demir bir çekirdeğin etrafına sarılmış birincil bobinlere sahiptir. İkincil bobin genellikle sabit bir manyetik raydır. Demir çekirdekli lineer motorlar, yüksek sürekli kuvvet ürettikleri için enjeksiyon kalıplama, takım tezgahı ve pres makinelerinde iyi çalışırlar. Bir dezavantajı ise, demir çekirdekli lineer motorların, ikincil bobinin birincil bobin üzerindeki manyetik çekiminin manyetik ray boyunca hareket ederken değişmesi nedeniyle takılma yapabilmesidir. Burada kilitlenme kuvveti sorumludur. Üreticiler takılmayı çeşitli şekillerde ele alırlar, ancak düzgün hareketlerin ana amaç olduğu yerlerde sorun teşkil eder.

Bununla birlikte, demir çekirdekli lineer motorların avantajları çoktur. Daha güçlü manyetik bağlantı (demir çekirdek ve stator mıknatısları arasında) yüksek kuvvet yoğunluğu sağlar. Bu nedenle, demir çekirdekli lineer motorlar, karşılaştırılabilir demir içermeyen lineer motorlara göre daha yüksek kuvvet çıkışına sahiptir. Ek olarak, bu motorlar çok fazla ısı dağıtır çünkü demir çekirdek, çalışma sırasında bobin tarafından üretilen ısıyı atar; bu da bobin-ortam termal direncini demir içermeyen motorlara göre daha iyi azaltır. Son olarak, bu motorların entegrasyonu kolaydır çünkü itici ve stator doğrudan birbirine bakar.

Hızlı hareketler için demirsiz lineer motorlar
Demirsiz lineer motorların ana gövdesinde demir bulunmadığından daha hafiftirler ve daha dinamik hareket sağlarlar. Bobinler epoksi bir plakaya gömülüdür. Çoğu demirsiz lineer motor, iç yüzeylerinde mıknatıslarla kaplı U şeklinde raylara sahiptir. Isı birikimi, itme kuvvetlerini benzer demir çekirdekli motorlara göre daha düşük seviyelere indirebilir, ancak bazı üreticiler bu sorunu yenilikçi kanal ve ana gövde geometrisiyle çözmektedir.

Kısa yerleşme süreleri, demirsiz lineer motorların dinamiklerini daha da artırarak hızlı ve hassas hareketler yapmalarını sağlar. Birincil ve ikincil bobinler arasında doğal bir çekim kuvveti olmaması, demirsiz lineer motorların demir çekirdekli motorlara göre daha kolay monte edilebileceği anlamına gelir. Ayrıca, destek yatakları manyetik kuvvetlere maruz kalmadığı için genellikle daha uzun ömürlüdür.

Doğrusal motorların dikey eksenlerde ve zorlu ortamlarda sorun yaşadığını unutmayın. Bunun nedeni, frenleme veya karşı ağırlık olmadan, doğrusal motorların (doğası gereği temassız oldukları için) güç kesintisi durumlarında yüklerin düşmesine izin vermeleridir.

Ayrıca, bazı zorlu ortamlarda, özellikle metal parçaların işlenmesinde, toz ve talaşlar lineer motorlara yapışabilir. Bu durumda, demir çekirdekli lineer motorlar (ve mıknatıs dolu rayları) en savunmasız olanlardır. Bazı aktüatörler, bu tür ortamlarda çalışmak için demir çekirdekli veya demirsiz lineer motorlar ve toz geçirmez bir tasarım içerir. Bu sonuncusu, geleneksel olarak lineer eksenleri koruyan körüklerle ilgili sorunları ortadan kaldırır.

Entegre doğrusal motor aktüatörlerini ne zaman seçmelisiniz?
Doğrusal motorlu aktüatörlerin doğrudan tahrik özelliği, sayısız endüstriyel uygulama için verimliliği ve sistem dinamiklerini artırır. Bazı doğrusal motor tabanlı aktüatörler, konum geri bildirimi için enkoderler de içerir... bu da doğrusal motorları, kayış ve bilyalı vidalı sistemlere kıyasla bile kullanımı kolay hale getirir. Bu aktüatörlerden bazıları, güç yoğunluğunu daha da artırmak için doğrusal motoru, kılavuzu ve optik (veya manyetik) enkoderi sıkı bir şekilde entegre eder.

Bazı aktüatörlerdeki enkoder yatay olarak monte edilir, böylece konumu dış darbelerden etkilenmez. Bu tür bazı düzenlemeler, 230 Vac giriş kullanılarak 6 m/sn hıza ve 60 m/sn² ivmeye kadar ulaşabilir. İki metreyi aşan hareket mesafesine sahip modüller mümkündür. Standart teklifler genellikle konum geri bildirimi için manyetik bir enkoder içerir, ancak daha yüksek hassasiyet için optik enkoderler de mevcuttur. Diğer seçenekler arasında çoklu kaydırıcı düzeneklerinin yanı sıra komple XY ve portal sistemleri de bulunur.

Geleneksel bilyalı vidalı modüllere kıyasla, doğrusal motor tabanlı aktüatörler, doğrudan tahrik sayesinde birçok itme gücü çıkış koşulunda bile daha iyi hassasiyet ve hız sunar. Daha sıkı entegrasyon ayrıca verimliliği ve güvenilirliği artırır. Bu tür aktüatörlerden bazıları, doğrusal motorun kendisini, bir tabanı ve konum geri bildirimi için alüminyum bir kaydırıcıyı ve optik ölçeği destekleyen geniş bir doğrusal kılavuzu içerir. Doğrusal motorun demirsiz olduğu durumlarda, hızlı ivmelenme sağlayan hafif bir tasarım oluşturmak için alüminyum bir kaydırıcı ile eşleştirilebilir.

Bazı kompakt doğrusal motorlu aktüatörler, çevre dostu yağlama için dahili yağlama pedlerine sahip kaydırıcılar da içerir. Burada, kızak bloğu uçlarında, çelik bilye dolaşımı yoluyla yatak yüzeyini yağlamak için hermetik olarak kapatılmış gres enjektörleri bulunur. Bazı durumlarda, özellikle kısa strok yapan eksenlerde, daha az bakım gerektiren uzun süreli çalışma için isteğe bağlı yağlama pedleri yağlama sağlar.

Bazı aktüatörlerin içindeki demirsiz lineer motorlar da herhangi bir titreşim göstermez, bu nedenle eksen yavaş veya hızlı hareket ederken istikrarlı hareketler yapabilir. Bazı tasarımlarda, optik lineer enkoder ile tekrarlanabilirlik 2 mm'dir. Bazı aktüatörler, 6 ila 30 mm arasında doğrulukla 152 ila 1490 mm arasında strok seçenekleriyle bile mevcuttur.

Özel örnek: Temiz oda uygulamaları
Özellikle kısa stroklu ve yüksek çevrim oranlı uygulamalar için uygun olan son bir seçenek ise, hareketli parçaları mıknatıslar ve ray olan doğrusal motorlu aktüatörlerdir. Burada, bağlantı kopmalarına neden olan hareketli kablolarla ilgili sorunlar yoktur. Tozlu ortamlarla ilgili sorunlar da yoktur. Aslında, aktüatörler vakumlu ortamlarda ve temiz odalarda iyi çalışır. Bunun nedeni, bobinlerin sabit olması ve ısının montaj yapılarına kolayca dağılmasıdır. Bu tür doğrusal motorlu aktüatörlerden bazıları, versiyona bağlı olarak 3,5, 7 veya 14 A sürekli akım kabul ederek, 94,2 veya 188,3 N'ye kadar sürekli kuvvet ve 242,1 veya 484,2 N'ye kadar tepe kuvveti üretir. Stroklar 430 mm'ye ulaşır.

Doğrusal motor aşamalarını belirtmek için parametreler
Doğrusal motorlara dayalı aktüatörler veya kademeler belirlerken, tasarımın hareket profilinin her bir bölümü için aşağıdaki kriterleri göz önünde bulundurun:

• Bilinen hareket koşulu nedir?
• Yükün kütlesi, sistem kütlesi, etkili strok, hareket süresi ve bekleme süresi nedir?
• Sürüş koşulları, maksimum çıkış voltajı, sürekli ve tepe akım değerleri nelerdir?
• Kurulum için ne tür bir kodlayıcı çözünürlüğüne ihtiyaç duyuluyor? Analog mu yoksa dijital mi olmalı?
• Aktüatör veya platform ne tür bir çalışma ortamında kullanılacak? Oda sıcaklığı ne olacak? Makine vakum veya temiz oda koşullarına maruz kalacak mı?
• Uygulamanın hareket hassasiyeti ve konumlandırma doğruluğuna ilişkin gereksinimleri nelerdir?
• Doğrusal motorlu aktüatör veya platform, yükleri yatay, dikey veya açılı olarak hareket ettirecek mi? Kurulum duvara monte edilecek mi? Alan kısıtlamalarına tabi mi?

Bu soruların yanıtlanması, tasarım mühendislerinin belirli bir makine parçası için en uygun doğrusal motor modelini belirlemelerine yardımcı olacaktır.