Revolucionando o controle de movimento com motores lineares

Jun 19, 2023

Os motores lineares redefiniram o que é possível no controle de movimento com desempenho mais rápido, mais preciso e mais confiável em comparação com os atuadores lineares tradicionais acionados por motor rotativo. A propriedade exclusiva de um motor linear é que a carga é movida sem componentes mecânicos de transmissão de potência. Em vez disso, a força linear gerada pelo campo magnético da bobina do motor é diretamente acoplada à carga. Isso elimina dispositivos mecânicos que convertem o movimento rotativo em linear, aumentando assim a vida útil, a precisão, a velocidade e o desempenho geral do sistema.

À medida que cresce a demanda por maior produtividade, maior qualidade do produto, rápido tempo de desenvolvimento e menores custos de engenharia, a adoção da tecnologia de motor linear é cada vez mais popular, aproveitando projetos de motores lineares modulares. Eles são encontrados em metrologia, sistemas de corte de precisão, equipamentos de fabricação de semicondutores e eletrônicos, manuseio de wafer, litografia, sistemas de inspeção visual, equipamentos e dispositivos médicos, sistemas de teste, aeroespacial e defesa, automação de linha de montagem, aplicações de impressão e embalagem e muitas outras aplicações. que exigem alto rendimento e movimento linear de alta precisão.

Hoje, a nova geração de motores lineares modulares mudou o jogo. Motores lineares modulares prontos para uso podem ser facilmente aparafusados ​​em um sistema e estão prontos para funcionar imediatamente, reduzindo significativamente o tempo de engenharia. Os engenheiros agora podem aproveitar os poderosos benefícios da tecnologia de motor linear modular em seus projetos de máquinas em poucos dias, em vez de meses ou até anos.

Nove componentes principais compreendem sistemas de motores lineares:

Uma placa base

Uma bobina de motor

Uma trilha magnética permanente (normalmente ímãs de neodímio)

Um carro que conecta a bobina do motor à carga

Trilhos de rolamento lineares nos quais o carro é guiado e conectados à base

Um codificador linear para feedback de posição

Paradas finais

Uma trilha de cabo

Fole opcional para proteger a trilha magnética, o codificador e os trilhos lineares contra contaminação ambiental.

Os componentes de um projeto de motor linear precisam ser usinados e montados com alta precisão e processos repetíveis. O alinhamento adequado dessas peças é fundamental e requer detalhes de projeto significativos e habilidade de montagem. Por exemplo, a pista magnética e a bobina móvel do motor devem ser planas, paralelas e montadas com um espaço de ar específico entre elas. A bobina móvel gira em um carro conectado a trilhos de rolamento linear de precisão paralelos acima da trilha magnética. O codificador de posição com escala linear e cabeçote de leitura é outra parte crítica de um motor linear que exige procedimentos de alinhamento adequados e um design de montagem robusto para suportar acelerações de até 5 Gs. Com motores lineares modulares, esses detalhes já são levados em consideração e pré-projetados imediatamente.

Controladores de movimento sofisticados e servoacionamentos são usados ​​para controlar o movimento do motor linear. Os motores lineares apresentam uma vantagem definitiva em relação à rigidez e resposta de frequência. Em certas faixas de frequência, eles apresentam uma rigidez que supera os parafusos de esferas tradicionais por um fator notável de 10 ou mais. Com esse atributo, os motores lineares podem lidar com altas larguras de banda de malha de posição e velocidade com precisão impressionante, mesmo com distúrbios externos. Ao contrário dos parafusos esféricos, que frequentemente encontram frequências ressonantes entre 10 e 100 Hz, os motores lineares operam em frequências mais altas, colocando suas ressonâncias bem além da largura de banda do circuito de posição.

No entanto, existe uma compensação associada à remoção da transmissão mecânica. Componentes mecânicos, como parafusos esféricos, ajudam a diminuir perturbações causadas por forças da máquina, frequências ressonantes naturais ou vibrações de eixo cruzado. Sua eliminação deixa os motores lineares diretamente expostos a tais interrupções. Conseqüentemente, a compensação desses distúrbios passa a ser responsabilidade do controlador de movimento e da eletrônica de acionamento, que deve enfrentá-los de frente - agindo diretamente no servoeixo. É aí que os sofisticados algoritmos de movimento de malha fechada de hoje entram em ação para eliminar ressonâncias e fornecer controle de malha de posição notável.