-
LLiinneeaarreerr WWeelllleennmmoottoorreenn
Testen Sie uns Dynetics repräsentiert führende Hersteller mit
einer großen technischen Expertise für
Antriebslösungen mit Kleinstmotoren, sowie Kühlung mit Lüftern
und Gebläsen mit verschiedenen
Technologien. Dynetics hilft Ihnen bei der wirtschaftlichen
Optimierung Ihrer Entwürfe durch
Lösungen mit einem optimalen Preis-/Leistungsverhältnis. Wir
bieten Kleinstmotoren mit Getriebe,
Sensorik, Motorsteuerung. Zur Gerätekühlung haben wir
axial/radial Lüfter und Gebläse im
Programm. Viele unserer Lüfter können kundenspezifisch angepasst
werden z.B. mit
Anschlussleitung, Stecker, Pulsgeber, PWM-Eingang zur Drehzahl
Steuerung, usw.
Besuchen Sie uns auf www.dynetics.eu.
NPM Linearer Wellenmotor- Der Stellantrieb der Nächsten
Generation
Die Nippon Pulse Produktfamilie der linearen Wellenmotoren
stellen die nächste Generation der
linearen bürstenloser Motoren dar. Wenn Zuverlässigkeit,
Wartungs- und Coggingfreiheit, sowie
Präzision an erster Stelle stehen, dann sind die linearen
Wellenmotoren von Nippon Pulse die ideale
Wahl. Sie bieten den Nutzern kompromisslose Leistung, einfache
Bedienung, kompakte Baumaße
und einen hohen Mehrwert. Was ist ein linearer Wellenmotor? Der
lineare Wellenmotor ist ein hochpräziser direktangetriebener
linearer Servomotor, der aus einer
Welle mit Seltenerd-Eisen-Bor-Neodym-Dauermagneten sowie einem
Treiber aus zylindrischen
Spulenwicklungen besteht, der mit optionalen Hall-Effekt-Geräten
angeboten wird. Die Welle sorgt
für die magnetischen Felder, auf die der Treiber wirkt. Die
Treiberbaugruppe in Kombination mit
dem Verstärker und der Steuerelektronik erzeugt die Kraft für
den Motor. Die Hall-Effekt-Geräte
können mitgeliefert werden, wenn sie für eine ordnungsgemäße
Kommutierung eines bürstenlosen
Linearmotors des von ihnen ausgewählten Servoantrieb
erforderlich sind und werden in die
Treiberbaugruppe integriert. Dem linearen Wellenmotor liegen
drei grundlegende
Auslegungskonzepte zugrunde:
- Einfachheit - Hohe Präzision - Kontaktlosigkeit - Lineare
Wellenmotoren sind einfach. Sie bestehen
aus lediglich zwei Teilen, einer magnetischen Welle und einem
Treiber aus zylindrischen
Spulenwicklungen.
Lineare Wellenmotoren sorgen für hohe Präzision. Weder in der
Welle noch im Treiber ist Eisen
vorhanden, was für eine hohe Präzision und Coggingfreiheit
sorgt, wie man dies bei einer kernlosen
Auslegung erwartet. Die Spulen des linearen Wellenmotors selbst
bilden den Kern und geben dem
Motor so die Steifigkeit, wie sie in einem Eisenkernmotor
erwartet wird. Lineare Wellenmotoren sind
kontaktlos. Da sich die Spule vollständig um die Magneten
wickelt, wird die magnetische Flussdichte
wirksam genutzt. Dies ermöglicht einen großen (0,5 bis 5 mm)
ringförmigen Nennluftspalt. Dieser
Luftspalt ist nicht kritisch, in dem Sinne dass es zu keinen
Kraftveränderungen kommt, da der Spalt
über den Hub des Geräts variiert.
http://www.dynetics.eu/
-
Grundaufbau eines Linearen Wellenmotors,
Der magnetische Aufbau der Welle ist so geformt, dass kein Raum
zwischen jedem Magneten
besteht und er vollständig selbstgestützt ist. Der magnetische
Aufbau wird dann in ein Edelstahl-
Schutzrohr eingesetzt. Dies ist ein Verfahren, das durch
zahlreiche Patente in der ganzen Welt
geschützt ist. Dieses patentierte Verfahren, das im linearen
Wellenmotor zum Einsatz kommt,
erzeugt ein sehr starkes magnetisches Feld. Es ist zweimal so
stark wie das anderer Linearmotoren.
Treiberdesign,
Die Spulen des linearen Wellenmotors sind zylindrisch ausgelegt
und bieten zahlreiche Vorteil
gegenüber anderen Linearmotoren. Die zylindrische Auslegung der
Spulenbaugruppe ist äußerst steif
ohne die Verwendung externer Versteifungsmaterialien (z.B. Eisen
wie es in flachen Linearmotoren
eingesetzt wird).
• Die Spulen, die um die Magnete gewickelt sind, ermöglichen
einen optimalen Einsatz der gesamten
magnetischen Flussdichte. Dies bewirkt, dass der Luftspalt nicht
kritisch ist. Solange der Treiber
nicht mit der Welle in Kontakt kommt, gibt es keine
Veränderungen in der Linearkraft. Der
magnetische Fluss schneidet Motorwicklungen rechtwinklig ab und
sorgt so für eine maximale
Wirksamkeit. Alle Spulenseiten sind so positioniert, dass sie
eine maximale Wärmeabführung
ermöglichen. Der wirksamere lineare Wellenmotor erfordert
weniger Leistung in einer kompakteren
Bauweise und erzeugt eine Kraft, die mit der Kraft herkömmlicher
Linearmotoren ähnlicher Größe
vergleichbar ist.
Merkmale des Linearen Wellenmotors,
• Entwickelt eine hohe Schubkraft (bis zu to 100.000 N). •
Ruhiger reibungsloser Lauf, der einzige mechanische
Kontaktabschnitt ist die Linearführung. (Ein
vollständig kontaktloser Betrieb ist mithilfe eines
Luftlagergleitstücks möglich.)
• Das einfache Design der Einheit ermöglicht einen Hub bis zu
4,6 Metern.
• Hohe Präzision (0,07 nm1)
• Hochgeschwindigkeitsantrieb (größer als 10 m/s) mit
Beschleunigung bis zu 20 G
• Niedergeschwindigkeitsantrieb (8 μm/s)
• Ermöglicht einen Parallelantrieb mit nur einem Encoder und
einem Antrieb2
• Nahezu keine Drehzahlschwankungen (± 0,006 % bei 100 mm/s)
• Langlebige Bauweise, Betrieb sogar unter Wasser oder im
Vakuum
-
Linearer Wellenmotor
Traditionellerweise wurden elektrische Linearmotoren als
Gegenstück zu ihren rotierenden Ausführungen ausgelegt. Daher gibt
es für jeden rotierenden Motor einen linearen Gegenmotor. obwohl
das Gegenteil nicht immer der Fall ist. Es gibt den
Gleichstrommotor und als Gegenstück den
Wechselstrom-Induktionsmotor, und entsprechend den Schrittmotor und
den Synchronmotor, den linearen Gleichstrommotor , den linearen
Induktionsmotor, den linearen Schrittmotor und den linearen
Synchronmotor. Obwohl dies eine Lösung bietet, gibt es eine
Vielzahl inhärenter Nachteile. Wie beim Schwingspulenmotor verläuft
die Kraft-Geschwindigkeits-Kurve des linearen Wellenmotors in einer
geraden Linie von der Spitzengeschwindigkeit zur Spitzenkraft. Die
Kraft-Geschwindigkeits-Kurve des linearen Wellenmotors ist in drei
Bereiche geteilt. In den Veröffentlichungen von Nippon Pulse wird
die erste Kraft Dauerkraft genannt. Es ist der Bereich, in dem der
Motor unbegrenzt betrieben werden kann, ohne dass eine externe
Kühlung einschließlich Kühlkörper notwendig ist. Die zweite Kraft
ist die Beschleunigungskraft. Es ist die aufzuwendende Kraft, die
der Motor 40 Sekunden lang erzeugen kann, ohne dass eine externe
Kühlung einschließlich Kühlkörper notwendig ist. Der dritte Bereich
(nicht veröffentlicht) wird nur durch die Kraft, die bereitgestellt
werden kann und die Einschaltdauer begrenzt. Es handelt sich um die
Spitzenkraft und diese ist auf 1 bis 2 Sekunden begrenzt. Ihr
örtlicher Anwendungstechniker von Nippon Pulse kann Sie bei der
Ausarbeitung dieser Kurve für ihre Anwendung unterstützen. Der
lineare Wellenmotor ist eine einfache Ausführung, die aus einer
Spulenbaugruppe (Treiber), die eine patentierte runde Magnetwelle
umgibt, besteht. Die Ausführung hat im Vergleich zu anderen
linearen Motorsystemen zahlreiche Vorteile:
Präzisionsluftspalte ist überflüssig Im Gegensatz zu anderen
linearen Motortypen ermöglicht die zylindrische Ausführung des
linearen Wellenmotors einen sehr langen (0,5 mm bis 5 mm) nicht
kritischen Luftspalt. Dies sorgt für eine konstante lineare Kraft,
die von einer richtigen oder falschen Ausrichtung des Treibers
(Spule) auf die Welle (Magnete) nicht berührt wird. Dies ermöglicht
eine schnelle und einfache Montage in das Endprodukt ohne
aufwändiges Bearbeiten oder Ausrichten.
Hohe Wiksamkeit Die patentierte Wellenauslegung und das erzeugte
magnetische Feld ermöglichen eine beispiellose Magnetfeldstärke.
Eine kleine Mange Strom erzeugt eine große Menge Kraft.
Einhergehend mit der zylindrischen Ausführung, durch die das
Kupfer, der Strom und das Magnetfeld zu 100 % Kraft nur in
Fahrtrichtung erzeugen.
-
Kernlose Ausführung mit ultrahoher Steifigkeit
Flache Linearmotoren verfügen aufgrund ihres Eisenkerns über
eine sehr hohe Steifigkeit. Dieser
Eisenkern sorgt für die Erzeugung von Wirbelströmen, die große
Mengen an Wärme erzeugen bei
gleichzeitiger mäßiger Wärmeabführung. Der Eisenkern sorgt
ebenfalls für große Aufnahmekräfte
zwischen Stator und Armatur und führt zu Cogging in der linearen
Bewegung. U-förmige
Linearmotoren verwenden andererseits einen Epoxidkern, der keine
Wirbelströme oder
Aufnahemkräfte erzeugt. Dieser Motortyp weist eine Steifigkeit
von bestenfalls 1/125 und entspricht
der eines ähnlichen Eisenkernmotors. Das Einklemmen der Spule
zwischen der Magnetspur und die
niedrige Wärmeleitfähigkeit des Epoxids erzeugen einen
thermisch sehr eingeschränkten Motor. Der lineare Wellenmotor
ist auf eine Motorsteifigkeit
ausgelegt, die 100 mal höher ist als die eines U-förmigen Motors
bei einer vier Mal größeren
Wärmeabführung als bei ähnlich dimensionierten flachen
Linearmotoren.
Vorteile des Linearen Wellenmotors
• Kompakt & Leicht: Geringeres Gewicht im Vergleich zu
herkömmlichen Linearmotortypen.
• Coggingfreiheit: Die kernlose Ausführung verhindert ein
magnetisches Cogging.
• Großer Luftspalt: Der nicht kritische, 0,5 bis 5 mm große
ringförmige Nennluftspalt sorgt für
einen einfachen Einbau und eine einfache Ausrichtung.
• Hohe Wirksamkeit: Einer der höchsten Wirksamkeitswerte aller
Linearmotoren.
• Umschlossene Magnete: Leichter Einbau in zahlreiche
Umgebungen.
Lineare Wellenmotoren erzeugen eine direkte Schubkraft für die
Positionierung der Nutzlast. Macht eine Umwandlung von rotierend
auf linear überflüssig. Beispiel: Kugelgewindetriebe, Zahnstangen
und Zahnriemen.
Keine Schmierung/Einstellwartung erforderlich
Der lineare Wellenmotor erfordert kein Fetten wie bei einem
Kugelgewindetrieb und zeigt keinen Leistungsabfall aufgrund von
Verschleiß/Alterung wie bei einem Kugelgewindetrieb und
Riemensystemen. Seine wartungsfreie lange Lebensdauer tragen zu
einer lebenslangen Kostenreduzierung bei. Das Spiel zwischen Welle
und Treiber macht Einstellungen wie die Positionierung der Führung
oder konzentrische Einstellungen überflüssig, wie sie bei
Kugelgewindetrieben notwendig wären.
Geräuschloser/staubfreier Betrieb
Staub und Geräusche, die bei Kugelgewindetrieben und
pneumatischen Systemen notwendig sind, kommen beim kontaktlosen
linearen Wellenmotor nicht vor. Dies ist nicht nur von Vorteil bei
Reinraumanwendungen, sondern trägt durch die Geräusch- und
Staubeliminierung zur Verbesserung der Arbeitsumgebung bei
Vorteile des Linearen Wellenmotors
• Einfache mechanische Anordnung, minimale Zahl sich bewegender
Teile • Direkter Schubantrieb, spielfrei, verschleißfrei • Großer
Drehzahlbereich: 8 μm/s bis >10 m/s • Gleichmäßig: Nahezu keine
Drehzahlschwankungen • Ruhig: Nahezu stiller Betrieb •
Wartungsfreier Motor: Keine sich bewegenden inneren Teile •
Geringere Trägheit: Weniger zu bewegende Masse • Geringer
Leistungsbedarf: Direktantriebssysteme sind wirksamer als
gekoppelte Systeme
-
Extrem hohe Präzision/geringe Drehzahl; Gleichförmigkeit/hohe
Wiederholgenauigkeit
Der lineare Wellenmotor ermöglicht einen Präzisionsgrad wie er
von Kugelgewindetrieben nicht erreicht wird und ermöglicht es
Ihnen, den Ertrag ihres hochpräzisen Verfahrens, der durch andere
lineare Mechanismen begrenzt ist, drastisch zu erhöhen.
Die Präzision der Wiederholpositionierung hängt von der
Auflösung des linearen Encoders ab. Darüber hinaus ist eine
ausreichende Gerätesteifigkeit notwendig. Auch hängt eine absolute
Positionierungspräzision wesentlich vom linearen Encoder ab. Sie
ist nicht von der Ausdehnung oder Zusammenziehung abhängig, die
durch die Wärme des linearen Wellenmotors verursacht wird.
Hochgeschwindigkeitsbewegungen bei gleichzeitig hoher
Präzision
Die hohe Präzision des linearen Wellenmotors bei
Hochgeschwindigkeitsanwendungen verkürzt die durch
Kugelgewindetriebe erforderliche Fahrzeit.
-
Gute Beständigkeit gegen umgebungsbedingte Veränderungen wie
beispielsweise Temperaturveränderungen Im Präzisionsbetrieb
erfordern andere lineare Mechanismen eine strenge Kontrolle der
Arbeitsumgebung einschließlich der Temperatur. Der lineare
Wellenmotor, der ohne direkten Kontakt läuft, ermöglicht konstante
Präzision, die nicht durch umgebungsbedingte Veränderungen
beeinflusst wird und führt zu hohen Kosteneinsparungen bei der
Klimaregelung. Der Einsatz eines linearen Wellenmotors: •
verringert die Zahl der Bauteile • spart Platz • macht
Einstellungen mit Führungen und Zentriervorrichtungen überflüssig •
verringert die Grundausgaben und den Zeitaufwand für die
Bearbeitung • verringert Ausführungskosten und –zeit Die Auslegung
des linearen Wellenmotors ermöglicht den Ersatz des
Standard-Kugelgewindetriebsystems durch einen linearen Wellenmotor
und erreicht höhere Drehzahlen und eine höhere Auflösung. Um jedoch
die bestmögliche Leistung mit einem linearen Wellenmotorsystem zu
erreichen, muss die gesamte Systemstruktur optimiert werden. Seien
Sie sich bewusst, dass es unterschiedliche Ausführungsüberlegungen
gibt, die sich etwas von der herkömmlichen Servosystempraxis
unterscheiden. Dabei geht es um die Hauptbauteile , die benötigt
werden, um ein lineares Wellenmotorsystem zu schaffen sowie um die
Faktoren, die es bei der Systemauslegung zu berücksichtigen gilt.
Bei der Auswahl des korrekten linearen Wellenmotors unterstützt Sie
der Auswahlassistent im Abschnitt Technische Hinweise und das
"SMART"-Tool (abgeleitet von Linear Shaft Motor Application
Resource Tool). Der lineare Wellenmotor sollte so nah wie möglich
am Schwerpunkt der sich bewegenden Last und am Arbeitspunkt der
Maschine montiert werden. Wenn der Motor und die Rückkoppelung zu
weit voneinander entfernt sind, dann müssen der Maschinenaufbau und
die Linearführungen (Lager) eine ausreichende mechanische
Steifigkeit aufweisen, um die dynamischen Ablenkungen des Aufbaus
zu minimieren. Stellen Sie sicher, dass ausreichend Raum für eine
Lüftung und für Zugänge zu Reinigungs-, Reparatur-, Wartungs- und
Inspektionszwecken vorhanden sind. Die Lüftung ist äußerst wichtig.
Stellen Sie sicher, dass der Lüftungsbereich nicht verstellt ist.
Hindernisse beeinträchtigen den freien Luftdurchtritt. Motoren
werden warm und die Wärme muss zur Vermeidung von Schäden abgeführt
werden.
-
Auswahl der Wellenlagerungen gemäß den Kraft- und
Hubanforderungen Wählen Sie eine Wellenlagerung gemäß den Angaben
im Datenblatt ihres ausgewählten linearen Wellenmotors. Es ist die
Wellenlagerung, die längeren Hub ohne ein übermäßiges Durchbiegen
der Welle in einem linearen Wellenmotorsystem ermöglicht. Die
Wellenlagerung sollte nicht nur die Masse der Welle tragen können,
sondern sie sollte auch über die spezifizierte Abstützlänge mit der
Welle Kontakt haben. Während eine einzelne Wellenlagerung für
bessere Sicherheit und eine einfachere Ausrichtung sorgt, ist es
kostengünstiger zwei kleinere Wellenlagerungen für die
spezifizierte Supportlänge auszuwählen. Die Abbildung rechts
illustriert die beiden unterschiedlichen Optionen.
Auswahl der Linearführung (Lager) gemäß den Kostenvorgaben und
den Anforderungen an die Laufruhe (Leistung)
Die Linearführung (Lager) müssen so ausgewählt werden, dass sie
die sich bewegende Last tragen.
Häufig ist die Linearführung (Lager) das einzige sich bewegende
Kontaktbauteil im System. Daher
muss diesem Bauteil besondere
Aufmerksamkeit zuteilwerden. Wünschenswerte
Lagereigenschaften sind eine hohe mechanische
Steifigkeit (für eine erhöhte Eigenfrequenz) und
geringe Reibung. Da der lineare Wellenmotor
hohe Geschwindigkeiten leisten kann, müssen
die Drehzahl- und Beschleunigungsgrenzen
berücksichtigt werden. Einige übliche
Lageroptionen werden in der nachstehenden
Tabelle miteinander verglichen. Luftlager sind
vom Standpunkt der Laufruhe aus am Besten,
aber am kostenintensivsten. Mechanische
Gleitschienen sind auf der anderen Seite am
kostengünstigsten, haben aber Nachteile bei der
Tragfähigkeit.
Auswahl des Linearencoders zur Erreichung der erforderlichen
Positionsauflösung Der lineare Encoder ist eines der wichtigsten
Bauteile ihres linearen Wellenmotorsystems. Ein vom
Linearencoder verarbeitetes Signal wird verwendet, um die
tatsächliche
Position des Systems zu messen. Die Positionierauflösung,
die
Wiederholgenauigkeit und die Laufruhe hängen von der Auflösung
des
Encoders ab. Aus diesem Grund wird die Verwendung eines Encoders
mit
einer Auflösung von 1μm oder besser empfohlen. Darüber hinaus
kann die
maximale Ansprechgeschwindigkeit des Encoders die maximale
Systemgeschwindigkeit begrenzen. Wählen Sie einen Encoder aus,
der das
10-fache der von Ihnen benötigten Auflösung leistet. Zur
Unterstützung bei
der Auswahl des richtigen Encoders verwenden Sie das Encoder
Formblatt
im Abschnitt Technische Hinweise. Sowohl ein optischer als auch
ein
magnetischer Encoder können verwendet werden. Beim Einsatz
eines
magnetischen Linearencoders, achten Sie darauf, dass die
magnetische
Welle den Encoder nicht beeinträchtigt. Stellen Sie sicher, dass
Ihr Antrieb
den Ausgabemodus des ausgewählten Encoders unterstützt. Der
Linearencoder sollte so nah wie möglich am Arbeitspunkt der
Maschine montiert werden. Wenn der
Motor und die Rückkoppelung zu weit voneinander entfernt sind,
dann müssen der Maschinenaufbau
und die Linearführungen (Lager) eine ausreichende mechanische
Steifigkeit aufweisen, um die
dynamischen Ablenkungen des Aufbaus zu minimieren.
-
Auswahl des Servoverstärkers/Antriebs gemäß den
Leistungsanforderungen des linearen Wellenmotors Wählen Sie einen
Servoantrieb gemäß den Leistungsanforderungen Ihres
ausgewählten linearen Wellenmotors aus. Zur Unterstützung bei
der Auswahl des
richtigen Servoantriebs verwenden Sie den
Dimensionierungsleitfaden
Verstärker/Antrieb im Abschnitt Technische Hinweise. (Hinweis:
Diese Angaben
werden auch im SMART-Tool berechnet). Alle dreiphasigen
bürstenlosen
Gleichstromservomotoren können zum Antreiben des linearen
Wellenmotors
verwendet werden. Bei der Auswahl eines Servoantriebs überprüfen
Sie die Methode
der magnetischen Positionserkennung.
Da Hall-Effekt-Sensoren nicht im Standardlieferumfang des
linearen Wellenmotors enthalten sind,
müssen diese gemäß den Anforderungen des von ihnen ausgewählten
Servoantriebs bei Bedarf als
Option hinzugefügt werden. Wenn bei dem von Ihnen ausgewählte
Servoantrieb keine Hall-Effekt-
Sensoren erforderlich sind, können Sie den linearen Wellenmotor
in seiner Standardkonfiguration
verwenden.
Die meisten Servoantriebe geben Spannungs- und
Stromnennleistungen in Spitzen-Gleichstrom-
Einheiten an, während die meisten Servomotoren (wie der lineare
Wellenmotor) diese in RMS-
Wechselstrom-Einheiten angeben. Achten Sie bei der Auswahl des
Servoantriebs bitte auf die
Einheiten. Im Abschnitt Technische Hinweise finden Sie Formeln
für die Umrechnung von
Spitzenwerten in RMS-Werte.
Auswahl der Übertemperaturgrenze, Endschalter und anderer
Bauteile und Montage des Temperatursensors des linearen
Wellenmotors Ein Temperatursensor (Übertemperaturgrenze), der die
Stromzufuhr zum Motor unterbricht, wenn er aufgrund von Überlastung
überhitzt, kann mit der Hauptstromzufuhr zum Antrieb in Reihe
geschaltet werden. Die maximale Spulentemperaturgrenze des linearen
Wellenmotors beträgt 135 °C. Endschalter Endschalter können auf
beiden Lastseiten der Welle hinzugefügt werden, um zu verhindern,
dass die Lastgrenze überschritten wird und Schäden verursacht. In
vielen hochwertigen Linearencodern sind Endschalter integriert.
Verkabelung & Kabelträger Der lineare Wellenmotor wird
üblicherweise mit einer stationären Welle und einem sich bewegenden
Treiber betrieben (Er kann auch mit einer sich bewegenden Welle und
einem stationären Treiber betrieben werden.) Bei einer solchen
Anordnung sind sich bewegende Kabel vorhanden. Eine
Kabelträgervorrichtung muss in der Maschine vorhanden sein. Ein
Verbinder ist im linearen Wellenmotor vorhanden. Dieser ermöglicht
es Ihnen, Kabel so an den Motor anzuschließen, dass sie eine lange
Lebensdauer haben und an den Stellen, an denen sich die Kabel
bewegen, den gewünschten Biegeradius aufweisen. Kabel sollten eine
verdrillte Paarkonfiguration aufweisen, abgeschirmt und
ordnungsgemäß mit dem Maschinengestell, dem Servoantrieb und dem
Motor geerdet sein, um Hochfrequenzstörungen zu verringern.
-
Hall-Effekt-Sensoren Hall-Effekt-Sensoren sind Geräte, die eine
Position magnetisch erkennen können und die diese
Informationen an den Servoantrieb übermitteln. Einige
Servoantriebe benötigen eine
Sensorrückkopplung zur Kommutierung. Hall-Effekt-Sensoren werden
von einigen Servoantrieben
verwendet, um Treiberpositionsinformationen in Bezug auf die
Welle zur Kommutierung zu erhalten.
Andere Servoantriebe sind in der Lage,
Kommutierungsinformationen von Linearencodern zu
erhalten. Die meisten horizontalen Anwendungen mit
Servoantrieben benötigen keine digitalen Hall-
Effekt-Sensoren. Die Kommutierung basiert auf einer
Kommutierungstabelle, die während des
Feineinstellungsprozesses entstanden ist und wird vom
Linearencoder abgeleitet. Für die meisten
vertikalen Anwendungen wird der Einsatz von Hall-Effekt-Sensoren
empfohlen. Da Hall-Effekt-
Sensoren nicht im Standardlieferumfang des linearen Wellenmotors
enthalten sind, müssen diese
gemäß den Anforderungen des von ihnen ausgewählten Servoantriebs
bei Bedarf als Option
hinzugefügt werden.
Aufgrund der Größe der Hall-Effekt-Sensoren sind diese nicht für
unsere linearen 4 mm
Wellenmotoren verfügbar. Bei den 8-20 mm Motoren müssen die
Abmessungen ihres Systems
erweitert werden, um die Sensoren zu integrieren. Diese werden
extern an den Motor
angeschlossen.
Bei den Baureihen 25 mm und darüber passt der Sensor in das
Innere des Motors und es ist kein
zusätzlicher Raum in Ihrer Auslegung erforderlich.
Parallelantriebssysteme werden üblicherweise
meist in Verbindung mit kartesischen Robotern/Portalrobotern
gebracht. Nippon Pulse definiert
Parallelantriebssysteme als jede Anwendung mit zwei oder mehr
parallel geschalteten
Linearmotoren.
Linearer Wellenmotor in Parallelsystemen In hochpräzisen
einachsigen Roboteranwendungen ist eine wirklich genaue
Positionierung nur
möglich, wenn die Rückkoppelung direkt in den Massenschwerpunkt
des Arbeitspunktes erfolgt. Sie
möchten ebenfalls, dass die Krafterzeugung vom Motor direkt in
den Masseschwerpunkt des
Arbeitspunktes erfolgt. Es ist jedoch unmöglich, dass die
Krafterzeugung und die Rückkoppelung an
genau derselben Position erfolgen. Durch einen Encoder im
Massenschwerpunkt und durch einen
linearen Wellenmotor außerhalb des Massenschwerpunkts erhalten
Sie die gewünschte
Rückkoppelung und Krafterzeugung im Massenschwerpunkt. So wird
auch die Wärmequelle aus dem
Massenschwerpunkt in Hochpräzisions-Anwendungen beseitigt. Dies
ist bei anderen
Parallelantriebssystemen, die zwei Encodersätze und
Servoantriebe zur Bereitstellung der
Parallelantriebsfunktionalität erfordern, nicht möglich.
Parallele Ausführung des linearen Wellenmotors
Vorteile eines linearen Wellenmotors in einer parallelen
Anordnung
In der Vergangenheit hatten Systeme zwei unterschiedliche
Motoren, die mithilfe zweier
unterschiedlicher elektronisch miteinander verbundener
Steuerungen getrennte Kugelgewindetriebe
angetrieben haben. Nun kann dasselbe System mit zwei
Wellenmotoren, einem Encoder und einem
Verstärker, solange die Steifigkeit des Systems selbst ausreicht
(siehe nachstehende Abbildungen),
erreicht werden. Dies ist auch ein Vorteil bei Anwendungen, in
denen ein extrem hoher Kraftaufwand
erforderlich ist. Es ist auch möglich, eine beliebige Zahl an
linearen Wellenmotoren zu verbinden und
so ihre Kraft zusammenzuführen (siehe Abbildung links).
Mehrere Motoren, Ein Encoder, Ein Verstärker, Unbegrenzte Zahl
an zusammengeschalteten linearen Wellenmotoren, Beispiele für
Parallelsysteme, Andere Bauteile Jedes Bauteil muss die
geringstmögliche Masse und die höchstmögliche mechanische
Steifigkeit
aufweisen, um die Einstellzeiten zu reduzieren. Hohl- und
Rippenbauteile sowie Wabenstrukturen
und Spezialwerkstoffe werden häufig verwendet, um dies zu
erreichen. Das Erreichen der
höchstmöglichen Steifigkeit bei geringstmöglicher Masse
erfordert, dass der Linearmotor als wesentlicher Bestandteil eines
Bewegungssystems und nicht als Anbauteil betrachtet wird.
-
Kühlmethoden
Abhängig von Ihrer Anwendung werden Ihnen die
Vertriebsingenieure von Nippon Pulse mehrere
Optionen vorschlagen. Bei Bedarf werden Ihnen auch mehrere
Kühlmethoden vorgeschlagen.
Obwohl der lineare Wellenmotor sich schon bei Betrieb weniger
stark erhitzt als andere
Linearmotoren, kann eine Wärmeabführung die Nennleistung des
linearen Wellenmotors um 30-40
% erhöhen. Kühlmethoden umfassen unter anderem:
Wärmeabführleitungen, Kühllamellen (oben,
links), Lüfter (oben, rechts), erzwungene Luftkühlung und
Wasserkühlung. Bei einem S080D, konnte
die Nennleistung um 75 % durch Einsatz eines 200 mm x 100 mm x
12 mm Kühlkörpers verbessert
werden. Durch den Einsatz desselben Kühlkörpers bei einem S160D
konnte die Nennleistung um 30
% verbessert werden.
Horizontale Anordnungen
Beim Einsatz eines linearen Wellenmotors in einer horizontalen
Anwendung wird üblicherweise die
Last am Treiber befestigt, um sehr einfache und präzise
Linearbewegungen zu erreichen. In einem
linearen Wellenmotorsystem wird die Welle von beiden
Wellenlagerungen gestützt und die Last
bewegt sich entlang den Gleitschienen, Linearlagern oder
Luftlagern. Eine Linearencoderskala ist an
den Führungsschienen vorhanden, um eine
Linearpositionsrückkoppelung für die Servosteuerung
bereitzustellen.
-
Vertikale Anordnungen
Beim Einsatz eines linearen Wellenmotors in einer horizontalen
Anwendung ist üblicherweise ein
Gegengewicht oder eine Bremse erforderlich, um bei einer
Versorgungsunterbrechung ein
Herabfallen der Last zu verhindern. Das
Gegengewicht kann auch die Nettolast am Motor
verringern, indem die Last gegen die Schwerkraft
gestützt wird. Typische Gegengewichttechniken sind
unter anderem ein Pneumatikzylinder, Federn oder
ein Gegengewicht.
Die SCR Baureihe
Die SCR Baureihe ist eine vollständige einachsige Baureihe mit
einer Gleitschiene, einem Encoder
und einem linearen Wellenmotor. Sie bietet bei Anwendungen, die
höchste Präzision und höchste
Genauigkeit erfordern, eine breite Palette an Vorteilen. Der
lineare Wellenmotor ermöglicht eine
höhere Auflösung, Drehzahl und Dauerkraft als der
Standard-Schrittmotor oder der Piezo-
Servomotor. Der lineare Wellenmotor und der kontaktlose
optische
Linearencoder sind unabhängig in der Baureihe und
ermöglichen
eine flache und kompakte Lösung. Jedes Modell der SCR
Baureihe erfordert einen Servoantrieb zum Betrieb
. Immer zwei SCR-Modelle werden direkt miteinander
verschraubt und bilden eine steife, kompakte
X-Y Baugruppe, ohne die Notwendigkeit
Adapterplatten zu verwenden. Zwei SCR-Modelle
können als X-Y Baugruppe geliefert werden, um eine
richtige orthogonale Ausrichtung zwischen den beiden Achsen
sicherzustellen.
-
Die SLP Baureihe
Die SLP (Acculine) Baureihe auf Grundlage des kernlosen linearen
Wellenmotors, gibt eine gleiche
oder größere Kraft aus als herkömmliche flache Linearstufen mit
einem Kern. Die SLP Baureihe
verfügt über kompakte Baumaße und ermöglicht so größere
Platzeinsparungen als jedes andere
herkömmliche Produkt. Gekennzeichnet durch Eigenschaften wie
einer hohen
Ansprechempfindlichkeit, einer niedrigen Welligkeit aufgrund des
kernlosen Aufbaus und einer
herausragende Positionierung als Ergebnis der konstanten
Rückkoppelung direkt von der
Tischposition, leistet die SLP Baureihe einfache Ein- und Aus-
antriebe sowie komplexe Bewegungen
mit konstanter Präzision. Es gibt keine Haftung zwischen Spule
und Welle. Ein nichtkritischer
Luftspalt weist keine Kraftabweichungen aufgrund von
Spalt-abweichungen auf. Darüber hinaus ist
es einfach, von einem herkömmlichen Kugelgewindetriebsystem
umzusteigen. Die Konfiguration der
Welle ist einfach und die Montage ist mit einem Handgriff
erledigt. Durch einen einfachen, leichten
und kompakten linearen Wellenmotor bestehend aus nur einem
Magneten und einer Spule wird mit
einer effizienten und kurzen Spulenlänge eine große
Antriebskraft erzeugt. Darüber hinaus zeichnet
sie sich durch Reibungs- und Geräuschlosigkeit, Staub- und
Wartungsfreiheit aus.
Spezifikationen Linear Wellenmotor:
Model Shaft Ø mm Shub (mm) Torque (N) Current (A)
S040 4 20 ~ 40 0.29 ~ 0.94 0.28 ~ 0.56
S080 8 25 ~ 300 1.8 ~ 3.5 0.84
S120 12 50 ~ 1750 4.5 ~ 8.9 0.4
S160 16 100 ~ 1750 10 ~ 20 0.62
S200 20 100 ~ 2700 18 ~ 38 0.59
S250 25 100 ~ 2550 40 ~ 140 1.28 ~ 2.4
L250 25 100 ~ 3650 34 ~ 69 1.3
S320 32 100 ~ 2700 56 ~ 226 1.22 ~ 2.5
L320 32 100 ~ 3600 55 ~ 109 1.25
S350 35 100 ~ 2500 104 ~ 190 1.5 ~ 2.7
S427 42.7 100 ~ 3600 100 ~ 200 3
L427 42.7 100 ~4600 110 ~ 10 3.4 ~ 3.6
S435 43.5 100 ~ 2600 116 ~ 233 3
S500 50 100 ~ 3850 289 ~ 585 3.8 ~ 7.7
S605 60.5 100 ~ 3000 610 ~ 780 8.4 ~ 8.6
Dynetics GmbH.
Klostergasse 6,
D-41334 Nettetal-Kaldenkirchen, Deutschland
Tel : +49-(0)2157-128990
Fax +49-(0)2157-128999
e-mail: [email protected] http://www.dynetics.eu
Dynetics B.V.
De Rijn 12,
NL-5684PJ Best, Netherlands
tel.: +31-(0)499-371007
fax.: +31-(0)499-372008
e-mail: [email protected] http://www.dynetics.eu