LİNEER MOTORLAR


Günümüzde lineer hareket uygulamalarına geçmişe göre daha fazla talep olmaktadır ve yüksek iş hacmi, daha kesin konumlandırma, uzun ömür, düşük bakım maliyeti, daha az hareket eden parça v.s. gibi şartlar aranmaktadır. Hareket kontrolü üzerine çalışan firmalar sürekli teknolojik geliştirmelerle bu şartlara daha fazla yaklaşmaya çalışmaktadır.

Kısa bir zaman önce ticari kullanıma uygun saniyede 5 metre hareket eden, yük kapasitesi, sağlamlığı ve rijitliği iyi olan lineer rulman bulmak son derece güçtü. Günümüzde bu şartları sağlayan ve maliyet açısından uygun lineer rulmanlar bulunabilmektedir.

Lineer enkoder teknolojisindeki gelişmelerde yüksek hızlarda çalışmayı mümkün kılmaktadır. Günümüzdeki lineer enkoderlar ve başka cihazlar gürültüden daha az etkilenen ve düşük maliyetleri ile aranan şartları sağlayabilmektedir.

Böylece lineer hareketin üç ana unsurundan ikisi yüksek hızlara çıkabildiğine göre, geriye yüksek doğruluğu etkileyen sürüş kabiliyeti kalmaktadır.

Lineer ve mekanik sürücülerde de gelişmeler olmuştur. Yüksek doğruluğa ve hızlı harekete sahip bilyalı vidalar ile yüksek iş hacimleri mümkün olmaktadır. Zamanlama kayışları yüksek tekrarlanabilirlik sağlamakta ve 5 m/s nin üzerindeki hızlara çıkılabilmektedir. Fakat bunlardan hiçbiri günümüzde giderek artan hareket uygulamaları için hız ve doğruluk kombinasyonunu sağlamamaktadır. Yüksek doğruluk ve yüksek hız uygulamaları ile giderek daha da fazla karşılaşılmaktadır. Bunun için sürücü donatımının hızlı cevap vermesi, daha az aşınması ve yüksek çözünürlüğe sahip olması gerekmektedir. İşte bu şartları sağlayan cihazlar lineer motorlardır.




Lineer Motorun Elemanları



Lineer Motorların Tanımı

Bir lineer motor bilinen bir döner servo motoru alıp açarak elde edilir. Lineer motorlarda rotor “forcer” ve stator da, mıknatıslardan oluşan ray olur. Bu tasarımda yük direk olarak motora bağlıdır. Lineer hareket herhangi bir doğrusal hareketi lineer harekete çeviren mekanizma kullanılmadan sağlanmaktadır. Lineer motor teknolojisi step motor ve fırçalı lineer motorlar olarak uzun zamandır kullanılmaktadır. Fırçasız teknoloji ise giderek yaygınlaşmaktadır.




Lineer Motorun Elde Edilmesi



Çalışma Prensibi

       

Forcer ve Mıknatıslı Ray



Forcer tel bobinlerden oluşur ve bir epoksi içine yerleştirilmiştir ve ray ise çelikten imal edilmiştir ve üzerine nadir bulunan sabit mıknatıslar yerleştirilmiştir. Motorun forcer elemanı sargılardan, hall effect paneli, direnç ve elektrik bağlantılardan oluşur. Döner motorlada rotor ve stator arasında rotoru desteklemek ve aralarındaki hava boşluğunu sabit tutmak için yataklama yapmak gerekir. Aynı şekilde lineer motorlardada lineer klavuz yatakları forcerı mıknatıslı raydaki manyetik alan içinde tutmak için gereklidir. Aynı amanda döner motorlarda şaftın konumunu geri besleme yapan enkoderlar bulunur. Lineer motorlarda da piyasadaki çok farklı tipte lineer enkoderlardan biri kullanılabilir. Döner motorlardan farklı olarak lineer motorlarda konum direk yükten ölçüldüğünden bu konum ölçümünün doğruluğunu arttırır.




Lineer Motor Montaj Resmi



Lineer motorların kontrolüde döner motorlarınkine benzerdir. Fırçasız döner motorda olduğu gibi daha yaygın kullanılan fırçasız lineer motorlarda da rayla forcer arasında fırça gibi bir temas yoktur. Döner motorlardaki rotorun dönme ve statorun sabit kalma durumundan farklı olarak lineer motorlarda hem forcer hemde mıknatıslı ray hareket edebilir. Bir çok uygulamada özellikle konumlandırma sistemlerinde hareketli forcer ve sabit ray kullanılır. Fakat lineer motorlar istenirse sabit forcer ve hareketli ray olarakta kullanılabilir. Hareketli forcer durumunda forcerın ağırlığı yükün ağırlığının yanında çok küçüktür. Fakat kabloların forcerı takip etmesi gerektiğinden son derece esnek olmaları gerekir. Hareketli ray durumunda motorun hem yükü hemde mıknatıslı rayı hareket ettirmesi gerekmektedir. Buna karşılık kabloların yerleştirilmesi konusunda bir problem yoktur.

Benzer elektromekanik prensipler döner motorda olduğu gibi lineer motorlarada uygulanabilir. Döner motorda torku yaratan elektromanyetik kuvvet lineer motordada lineer kuvveti yaratmaktadır. Bu nedenle lineer motor döner motorla aynı kontrolleri ve programlanabilir konumlamayı kullanır. Döner motorda tork Nm olarak ölçülürken lineer motordada kuvvet N olarak ölçülür. Hız ise döner motorda dev/dk olarak ölçülürken lineer motorda m/s olarak ölçülür. İş zamanlarıda her iki motor tipi aynı şekilde ölçülür. Çeşitli motor tiplerine bakacak olursak lineer motorlar elektrik enerjisini direk olarak mekanik kuvvete çevirir ve direk olarak yüke aktarılır. Bir mekanizmaya gerek yoktur ve yüksek doğruluk ve sınırsız yol mümkündür. Günümüzde lineer motorlar tipik olarak 5 m/sn lik hızlara ve 5g lik ivmelenmelere ulaşabilirler. Teorik olarak motorlar 20g lik ivmelere ve 40 m/sn lik hızların üstüne çıkabilirler fakat yataklama ve gerekli hareket parametreleri bu performansı biraz düşürmektedir. Aşınma yoktur, yağlama gerektirmez ve bu nedenle çok düşük bakım maliyetleri vardır veya hiç yoktur. Son olarak geniş sistem bant genişliği ve rijitliği vardır dolayısıyla daha iyi konum tekrarlanabilirliği ve doğruluğu ile yüksek hızlar mümkündür.