Lineaarinen askelmoottori, joka tunnetaan myös nimellälineaarinen askelmoottori, on magneettinen roottorin ydin, joka vuorovaikuttaa staattorin tuottaman pulssimaisen sähkömagneettisen kentän kanssa pyörimisen aikaansaamiseksi. Lineaarinen askelmoottori moottorin sisällä muuntaa pyörimisliikkeen lineaariseksi liikkeeksi. Lineaariset askelmoottorit voivat suorittaa lineaarista liikettä tai lineaarista edestakaista liikettä suoraan. Jos pyörivää moottoria käytetään virtalähteenä lineaarisen liikkeen muuntamiseksi, tarvitaan vaihteita, nokka-akseleita ja mekanismeja, kuten hihnoja tai vaijereita. Lineaariset askelmoottorit esiteltiin ensimmäisen kerran vuonna 1968, ja seuraava kuva esittää joitakin tyypillisiä lineaarisia askelmoottoreita.
Ulkoisesti ohjattujen lineaarimoottoreiden perusperiaate
Ulkoisesti ohjatun lineaarisen askelmoottorin roottori on kestomagneetti. Kun virta kulkee staattorikäämin läpi, staattorikäämi tuottaa vektorimagneettikentän. Tämä magneettikenttä saa roottorin pyörimään tietyssä kulmassa siten, että roottorin magneettikenttäparin suunta on sama kuin staattorin magneettikentän suunta. Kun staattorin vektorimagneettikenttä pyörii kulman verran, roottori pyörii myös kulmassa tämän magneettikentän kanssa. Jokaista sähköpulssia kohden sähköroottori pyörii yhden kulman ja liikkuu yhden askeleen eteenpäin. Se tuottaa kulmasiirtymän, joka on verrannollinen syötettyjen pulssien määrään, ja nopeuden, joka on verrannollinen pulssien taajuuteen. Käämityksen virransyöttöjärjestyksen muuttaminen kääntää moottorin suunnan. Joten askelmoottorin pyörimistä voidaan ohjata ohjaamalla pulssien määrää, taajuutta ja moottorin käämien virransyöttöjärjestystä kussakin vaiheessa.
Moottori käyttää ruuvia lähtevänä akselina, ja ulkoinen käyttömutteri on kytketty ruuviin moottorin ulkopuolella estäen ruuvimuttereita kiertymästä toisiinsa nähden, jolloin saavutetaan lineaarinen liike. Tuloksena on huomattavasti yksinkertaistettu rakenne, joka mahdollistaa lineaaristen askelmoottoreiden käytön suoraan tarkkaan lineaariseen liikkeeseen monissa sovelluksissa ilman ulkoisen mekaanisen vivuston asentamista.
Ulkoisesti ohjattujen lineaarimoottoreiden edut
Tarkat lineaariset ruuviaskelmoottorit voivat korvata sylinteritjoissakin sovelluksissa, saavuttaen etuja, kuten tarkka paikannus, säädettävä nopeus ja korkea tarkkuus. Lineaarisia ruuviaskelmoottoreita käytetään monenlaisissa sovelluksissa, kuten valmistuksessa, tarkkuuskalibroinnissa, tarkassa nestemittauksessa, tarkassa paikannuksessa ja monilla muilla alueilla, joilla on korkeat tarkkuusvaatimukset.
▲Erittäin tarkka, toistettava paikannustarkkuus jopa ±0,01 mm
Lineaarinen ruuviaskelmoottori vähentää interpolointiviiveen ongelmaa yksinkertaisen siirtomekanismin, paikannustarkkuuden, toistettavuuden ja absoluuttisen tarkkuuden ansiosta. Se on helpompi saavuttaa kuin "pyörivä moottori + ruuvi". Lineaarisen ruuviaskelmoottorin tavallisen ruuvin toistopaikannustarkkuus voi olla ±0,05 mm ja kuularuuvin toistopaikannustarkkuus ±0,01 mm.
▲ Suuri nopeus, jopa 300 m/min
Lineaarisen ruuviaskelmoottorin nopeus on 300 m/min ja kiihtyvyys 10 g, kun taas kuularuuvin nopeus on 120 m/min ja kiihtyvyys 1,5 g. Lineaarisen ruuviaskelmoottorin nopeus paranee entisestään, kun lämpöongelma on ratkaistu onnistuneesti. Servomoottorin ja kuularuuvin pyörimisnopeus on rajoitettu, mutta sitä on vaikea parantaa enempää.
Korkea käyttöikä ja helppo huolto
Lineaarinen ruuviaskelmoottori soveltuu erittäin tarkkoihin toimintoihin, koska liikkuvien ja kiinteiden osien välillä ei ole kosketusta kiinnitysraon vuoksi, eikä liikkuvien osien nopea edestakainen liike aiheuta kulumista. Kuularuuvi ei voi taata tarkkuutta nopeassa edestakaisessa liikkeessä, ja nopea kitka aiheuttaa ruuvimutterin kulumista, mikä vaikuttaa liikkeen tarkkuuteen eikä pysty täyttämään suuren tarkkuuden vaatimuksia.
Ulkoisen käyttömoottorin valinta
Lineaariseen liikkeeseen liittyviä tuotteita tai ratkaisuja suunnitellessa suosittelemme insinöörejä keskittymään seuraaviin seikkoihin.
1. Mikä on järjestelmän kuormitus?
Järjestelmän kuormitus sisältää staattisen ja dynaamisen kuormituksen, ja usein kuormituksen koko määrää moottorin peruskoon.
Staattinen kuormitus: suurin työntövoima, jonka ruuvi kestää levossa.
Dynaaminen kuormitus: suurin työntövoima, jonka ruuvi kestää liikkuessaan.
2. Mikä on moottorin lineaarinen käyntinopeus?
Lineaarimoottorin käyntinopeus on läheisessä yhteydessä ruuvin nousuun; yksi ruuvin kierros vastaa yhtä mutterin nousua. Alhaisilla nopeuksilla on suositeltavaa valita lyhyemmän nousun omaava ruuvi ja suurilla nopeuksilla suurempi.
3. Mikä on järjestelmän tarkkuusvaatimus?
Ruuvin tarkkuus: Ruuvin tarkkuus mitataan yleensä lineaarisella tarkkuudella eli todellisen ja teoreettisen liikeradan välisellä virheellä ruuvin pyöriessä katkeran kuivan ympyrän ajan.
Toistuvan paikannuksen tarkkuus: Toistuvan paikannuksen tarkkuus määritellään järjestelmän tarkkuutena saavuttaa määritetty sijainti toistuvasti, mikä on tärkeä järjestelmän indikaattori.
Välys: Ruuvin ja mutterin välys lepotilassa, kun kaksi aksiaalista liikkuvat toisiinsa nähden. Työskentelyajan kasvaessa välys kasvaa myös kulumisen vuoksi. Välyksen kompensointi tai korjaus voidaan saavuttaa välystä poistavalla mutterilla. Kun tarvitaan kaksisuuntaista asemointia, välys on huolenaihe.
4. Muut valinnat
Valintaprosessissa on otettava huomioon myös seuraavat seikat: Onko lineaarisen askelmoottorin kiinnitys mekaanisen suunnittelun mukainen? Miten liikkuva esine kytketään mutteriin? Mikä on ruuvitangon tehollinen iskunpituus? Millainen käyttölaite valitaan?
Julkaisun aika: 16.11.2022