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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.

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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

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