Tendințe moderne în dezvoltarea de elemente liniare de acționare - Designer Machinostroitel

Punct de vedere istoric, modul în care industria de unul sau altul depinde de tot felul de unități cu șurub și de curea sau mecanisme pneumatice pentru rezolvarea aplicațiilor de poziționare liniare. Dar cererea tot mai mare pentru o viteză a crescut de lățime de bandă, milioane de cicluri de operare, configurarea și flexibilitatea de programare a acestor mecanisme a scos la iveală deficiențe. De multe ori trebuie sa faca compromisuri atunci când vine vorba de poziționare precisă controlată în traducere.

Dispozitiv pneumatic de comandă Recent, producătorii de cilindri pneumatici la curent cu supape de control extern, senzori de poziție și servoelektronikoy pentru a aborda unele dintre aceste dificultăți. Dar nu atât de ușor de a construi un sistem de poziționare complet, având în vedere coeficientul de frecare mare și vâscozitatea dinamică a aerului comprimat. Managementul este problematică datorită elasticității și frecarea aerului și frecarea pistonului.

acționare directă tehnologie motor liniar oferă abordare mult mai bună pentru rezolvarea sarcinilor de poziționare. Această tehnică presupune aplicarea directă a forței de cuplare electromagnetice fără a utiliza o curea, șurub cu bile sau alt intermediar. actuator liniar produce o mișcare liniară directă, și nu transformă mișcarea de rotație în mișcare de translație.

Cel mai simplu mod de a descrie dispozitivul motor liniar - un prezent de rotație cu motor cu magneți permanenți, tăiat longitudinal, desfășurat într-un plan. Motoarele lineare traditionale au doar un astfel de design.

Noile motoare liniare, așa-numitele mecanism de acționare liniară tubulare, au factorul de formă al solenoidului.

Motorul în sine este într-un organism non-magnetice din oțel inoxidabil, așa-numitul transport. bobina autoportantă este în interiorul căruciorul împreună cu lagărul de alunecare realizat dintr-un material polimeric special. În interiorul bobinei este plasat elementul mobil - tijă. Tija este un cilindru gol din oțel inoxidabil nemagnetic, care are un mic grele geomagnetic sub formă de tablete. Tija mobilă este o componentă cheie a motorului, acesta întruchipează un design patentat care vă permite să creați un câmp magnetic sinusoidal precis de-a lungul întregii sale lungimi. Această caracteristică permite utilizarea unui senzori de feedback carcasa motorului integrat în loc de senzorii de poziție tradiționale externe. Acest lucru este important, deoarece codificatoare liniare externe pot de multe ori costa aproape la fel de mult ca unitatea de sine și, în plus, ele însele sunt dispozitive de precizie, care necesită condiții speciale de mediu, de reglaj fin și de întreținere. Sistemul integrat de senzori Hall dispuse pe placa de circuit sub placa de acoperire a transportului.

Tubulară factor de formă oferă beneficii uimitoare. Acest design oferă o orientare matematic ideală a câmpului magnetic între înfășurările motorului Carul și tija magnetică. Toate liniile de forță magnetice se intersectează conductorii de curent care transportă la unghiuri drepte. Această orientare vă permite să creați un efort și eficiență maximă. Eficiență ridicată la rândul său, înseamnă cantitatea minimă de căldură, care maximizează numărul de cicluri de lucru.

Un motor liniar poate fi controlat prin oricare dintre cele trei faze servodrayvera DC, care are de asemenea un sin / cos interfață feedback. Cu toate acestea, cea mai bună performanță dinamică poate fi realizată numai atunci când se utilizează un driver optimizat special pentru utilizarea cu motoare liniare. În special, aceste tipuri de controlere de mișcare oferite de Copley Controls.

De obicei, mișcarea de rotație este convertită în liniar prin următoarele soluții:

- Înșurubați diapozitiv piuliță
- ballscrews (șuruburi cu bile)
- Pinion
- unitate de curea.

Să luăm în considerare pe scurt de conversie de transfer de date.

2.1. Transfer șurub-piuliță glisante: reprezintă un mecanism de antrenare servește pentru a transforma mișcarea de rotație a șurubului în mișcare liniară a piuliței; Acesta funcționează pe principiul de alunecare cu frecare.

Avantaje: preț scăzut, de progres ireversibil, o mare putere dezvoltată.

Dezavantaje: în general, eficiența transmisiei depinde de tipul motorului de antrenare și este de aproximativ 10-40%; dispozitivul caracterizat prin uzură și în creștere în mod constant reacție; șurub trebuie să fie păstrat chiar și o ușoară contaminare curată, poate reduce eficacitatea sistemului sau de bruiaj.

2.2.SHVP: principiul de funcționare este același cu cel al transmisiei cu șurub și piuliță, cu excepția faptului că șurubul de piuliță cuprinde un profil curbat canelură. Canelurile servesc drept căi de rulare pentru bile, care se deplasează între rotații ale șurubului și piulița. Mutarea margele se produce de-a lungul unui traseu închis - la rotirea bilelor cu șurub implicate în mișcarea de șanțuri cu șurub și o piuliță se traduce prin canalul de ocolire înapoi în poziția sa inițială.

Avantaje: transferul are un grad foarte ridicat de eficiență - până la 98%, durată lungă de viață, de mare precizie și de reacție scăzută. Dezavantaje: cost ridicat; folosind leadscrew trebuie considerată sarcină axială semnificativă indusă pe arborele de ieșire al motorului, în consecință, necesită utilizarea suportului rulment suplimentar; șurub trebuie să fie, de asemenea, păstrate curate, pentru a evita bruiajul.

2.3.Shesternya feroviar. pinion rotativ pe arborele motor antrenează o cremalieră. Avantaje: este o soluție destul de eficientă punct de vedere economic, de asemenea, potrivite pentru aplicații în cazul în care lungimea mare de deplasare, un mare efort și precizie; eficiența transmisiei ajunge la 95%.

Dezavantaje: de obicei, design are reacții negative, reculul este necesară pentru a reduce dinții de contact sunt fabricate cu o precizie mai mare sau pentru a crește forța de strângere dintre pinion și cremalieră, o forță ridicată de strângere determină sarcină radială mare pe arborele de ieșire al motorului sau a cutiei de viteze; când există puțină mișcare a ratei de pulsații; mișcarea este caracterul relativ zgomotos.

transmisie 2.4.Remennaya: ax scripete rotește o curea care se deplasează sarcina în direcția liniară.

Avantaje: precizie soluție low cost este mai bună decât 50 microni.

Dezavantaje: centura este supusă uzurii la viteze mari și sarcini; curea poate fi întins; mic decalaj necesită un grad ridicat de tensiune curea, care, la rândul său, crește sarcina radială pe arborele de ieșire.

În ceea ce privește motoarele liniare, au absorbit aproape toate avantajele dispozitivelor descrise mai sus și expulzate de cele mai multe dezavantaje. De exemplu, absența șuruburi, piulițe și alte componente mecanice face zgomot redus dispozitiv liniar de acționare. Absența unor elemente supuse uzurii, crește durata de viață a motoarelor. De exemplu, în cazul în care o mare precizie de poziționare la sarcini mici și viteze mari, motorul linear poate oferi o durată de viață mult mai mult decât un dispozitiv de acționare cu șurub de bilă. Din aceleași motive, elemente liniare de acționare într-un factor de formă tubulară nu simt inerția, nu există factori cum ar fi histerezis și backlash. Rezultatul este o rigiditate dinamică excelentă.

În cele din urmă, motoarele tubulare liniare nu sunt astăzi la limita lor fizică. viitoarele cerințe de aplicații creează o necesitate pentru reducerea constantă a unităților și creșterea sensibilității lor. Prin urmare, limita dimensiunea motorului depinde de costul, mai degrabă decât din fizica fundamentală.

3. liniare motoare servo FAULHABER

Pentru realizarea precisă Faulhaber mișcare liniară programabile ultra oferă o serie de servomotoarele liniare.

Aceste elemente de acționare într-o dimensiune compactă (LM2070 de motor - 20 mm partea pătrată a căruciorului și lungime 70 mm) dezvoltarea eforturilor la 27 N poate fi utilizat ca un mod motor (se deplasează cărucior la un ax fix) și, într-un mod de acționare (deplasarea arborelui, căruciorul este fix ). Datorită senzorilor Hall liniare integrate, se poate realiza până când precizia poziționării și repetabilitatea 120 microni până la 40 microni, fără a folosi senzori externi.

Motoare liniare servo nu necesită lubrifiere sau orice suplimentare de întreținere în timpul funcționării, fără zgomot, viteze de până la 3,2 m / s și accelerație - de până la 198 m / s2. Motoarele lineare Faulhaber oferite cu diferite lungimi stem. Disponibil pentru performanta de lucru cu producătorul controlere compacte, și un feedback-sinus cosinus, care ar permite controlul prin intermediul controlerului PLC. În plus, compania Faulhaber, oferă controlere de mișcare în mod special pentru a fi utilizate cu motoare liniare, care permite să pună în aplicare un set complet-up și configurare a dispozitivului de acționare liniar. Acestea sunt liber programabile și acceptă atât RS-232 interfață serială și CAN interfață de rețea.

4. Linear Servo Motoare Dunkermotoren

Motoare liniare servo serie Dunkermotoren ServoTube sunt disponibile în două versiuni:

1. directă motoarelor de antrenare, destinate implementării în modul de funcționare a dispozitivului de acționare (arborele motor mobil).

2. Componentele sistemelor servo liniare sunt concepute pentru a fi utilizate ca OEM-componente și necesită instalarea de rulmenți suplimentare. Utilizarea unor astfel de componente pot fi realizate cu sarcina motorului, aplicată direct pe diapozitiv din stocul blocat.

Motorul include o parte integrantă a unui senzor de poziție de feedback pentru furnizarea repetabilă la 12 microni. Liniare motoare servo Dunkermotoren integrate rulmenți liniari asigură o durată lungă de viață a produselor și nu necesită lubrifiere suplimentară sau alte operațiuni de întreținere. O serie de servomotoarele liniare ServoTube oferă o gamă de viteze de până la 9,4 m / s și o accelerație până la 586 m / s2. Servomotoarele caracterizate clasa de protecție IP67 și dezvoltă o forță de operare constantă 7-276 N atunci când se încarcă pe termen lung. Toate motoarele sunt conforme cu standardele din industrie care permite adoptarea rapidă de către un sistem deja în execuție. Acesta oferă un număr mare de accesorii pentru integrarea de dispozitive de acționare, bazate pe motoare servo liniare pentru înlocuirea cilindrilor pneumatici. Pentru a finaliza cu motoare sunt, de asemenea, disponibile de la diverse producător de motoare controlere de control.

4.1. O versiune specială a servomotoarele liniare protejate

O serie specială de motoare servo Dunkermotoren este un produs mecatronice, realizarea lucrărilor în modul de acționare.

Motoarele electrice din această serie sunt organism disting realizate din oțel inoxidabil și sunt caracterizate de clasa de protecție IP69K. Motoarele răcite cu apă din această serie permite să dezvolte o forță de 460 N. în codificatorul motor integrat cu o rezoluție de 10 microni, care prevede o repetabilitate de 25 microni. Modul de acționare (un arbore mobil). cu motor alimentat de trei faze, valoarea tensiunii de alimentare poate ajunge la 600 V. Acest lucru face posibilă utilizarea atât electronice de control, de Dunkermotoren propus, și controlorii de la terți.

4.2. Module lineare Motion

companie de mișcare Module lineare Dunkermotoren - este gata pentru utilizare și integrare în soluții mecatronice create de sistem. Modulul se bazează pe un motor servo liniar Dunkermotoren, echipat cu un ghidaj, sesizoare, bucla de lanț și alte componente asociate. Opțional, modulul poate fi echipat cu encoder liniar, cu o rezoluție de până la 1 micron pentru sarcini de poziționare, cu mare precizie.

Modulul de mișcare liniară poate fi de la 1 până la 3 grade de mobilitate este întotdeauna echipat cu funcție individual, la cererea clientului. Utilizarea modulelor de mișcare liniară pe baza motoare servo liniare este un bun drive-uri alternative bazate pe șurub cu bile și drive-uri curea. Modulele Dunkermotoren sunt utilizate pe scară largă în mașini de ambalare și alte linii de producție automatizate.

Ilya Gerasimov, inginer de „Microprivod“

Fotografii furnizate de către SRL „Microprivod“