Aquí hay un par de preguntas que los ingenieros y diseñadores deben hacerse antes de elegir actuadores lineales.

Los diseñadores que se preparan para elegir un actuador lineal para un dispositivo o máquina específica deben tener una lista de preguntas preparadas para hacer a los proveedores y fabricantes de esos dispositivos. Estas listas suelen contener preguntas frecuentes (preguntas frecuentes) y la mayoría de las empresas que venden actuadores están preparadas para ellas. Pero esos proveedores, en muchos casos, esperan que los compradores potenciales hagan otras preguntas, quizás más indagatorias y reveladoras: las llamadas preguntas poco frecuentes (iFAQ).

Aquí hay un par de preguntas que los ingenieros deberían hacerse al considerar especificar actuadores lineales.

P. Necesito velocidad y precisión en un largo recorrido. ¿Qué tipo de actuador debo utilizar?

R. Ésa es una pregunta inteligente. Muchos ingenieros de diseño sobreestiman la precisión de los motores y actuadores tradicionales en recorridos largos. Creen erróneamente que si el actuador funciona bien en tiradas cortas, funcionará igualmente bien en tiradas largas. Aunque muchos tipos de sistemas lineales cumplen dos de los tres requisitos que los ingenieros suelen desear (largos recorridos, alta velocidad y alta precisión de posicionamiento), los actuadores de motor lineal son los únicos que proporcionan los tres sin compromiso. A menudo se utilizan en la fabricación de semiconductores, inspección de productos electrónicos de consumo, aplicaciones médicas y de ciencias biológicas, máquinas herramienta, impresión y aplicaciones de embalaje.

Para proporcionar un poco de historia, definamos los motores lineales. Básicamente, un motor lineal es un motor rotativo que ha sido desenrollado y colocado en posición plana. Permite que el motor se acople directamente a la carga lineal. Por el contrario, otros diseños utilizan un motor rotativo y lo acoplan mediante mecanismos, lo que puede introducir holguras, pérdidas de eficiencia y otras imprecisiones. Los motores lineales también tienden a tener velocidades máximas más altas en comparación con los husillos de bolas con la misma longitud de recorrido.

En la actualidad se utilizan tres tipos principales de motores lineales. El primero es el núcleo de hierro, que tiene bobinas enrolladas alrededor de dientes hechos de materiales ferrosos y envueltos en laminado. Estos motores tienen la mayor fuerza por tamaño y buena transferencia de calor, y generalmente son los menos costosos. Sin embargo, el hierro en el motor aumenta el engranaje (par debido a las interacciones entre los imanes del motor), por lo que a menudo son algo menos precisos que el segundo tipo, los motores lineales sin hierro.

Como su nombre lo indica, los motores lineales sin hierro no tienen hierro en su interior. El forzador es esencialmente una placa de epoxi en la que se han insertado bobinas de cobre fuertemente enrolladas. Se desliza entre dos filas de imanes enfrentados. (Esto también se conoce como vía magnética de canal en U). Una barra espaciadora en un lado de los imanes los une. Las principales ventajas de los motores sin hierro son sus menores fuerzas de atracción y su ausencia de engranajes. Esto los hace más precisos que los motores con núcleo de hierro. Sin embargo, dos filas de imanes hacen que las unidades sin hierro sean más caras que las versiones con núcleo de hierro. Gestionar la transferencia de calor también puede resultar difícil, por lo que es importante comprender desde el principio si una aplicación concreta correrá el riesgo de sobrecalentarse. Los motores sin hierro más nuevos cuentan con bobinas superpuestas que brindan más superficie de contacto para la disipación del calor. Este diseño también permite que el motor tenga una mayor densidad de fuerza.

El tercer y último tipo son los motores lineales sin ranura, que son básicamente híbridos de los dos primeros tipos. Un motor sin ranura tiene una sola fila de imanes como el núcleo de hierro, lo que ayuda a mantener su precio más bajo. Un respaldo laminado garantiza una buena transferencia de calor, así como menores fuerzas de atracción y engranajes que los motores con núcleo de hierro. Los motores sin ranura también ofrecen la ventaja de un perfil de menor altura que los sin hierro, además de su precio más bajo. Para los diseñadores que priorizan mantener los componentes de sus máquinas lo más pequeños posible, cada milímetro de espacio ahorrado puede ser crucial.

P. ¿Cómo puedo saber si un actuador determinado es adecuado para su uso en un entorno específico?

R. Con demasiada frecuencia, los ingenieros de diseño eligen los actuadores de forma aislada y no consideran dónde se utilizarán. Los actuadores lineales tienen piezas móviles críticas que sólo funcionan correctamente en los entornos para los que fueron diseñados y fabricados. El uso de un actuador lineal inadecuado puede causar problemas que van desde un funcionamiento inadecuado hasta daños irreparables al propio actuador. Para aplicaciones "sucias", como una herramienta de corte que arroja partículas y desechos, el actuador requerirá sellado y protección para protegerlo de los contaminantes.

Desde la perspectiva opuesta, un actuador sin la protección adecuada puede introducir contaminación en un ambiente limpio, comprometiendo la aplicación. El desgaste normal hará que las etapas lineales generen partículas con el tiempo. Las salas limpias o los entornos de vacío a menudo están restringidos al uso de equipos que no liberan partículas, por lo que es fundamental que los actuadores utilizados en estos entornos estén equipados con sellos y protectores para evitar que las partículas entren al medio ambiente. Algunos dispositivos mecánicos que proporcionan movimiento lineal, como en el procesamiento de semiconductores, se mueven sólo micras a la vez, por lo que incluso la menor cantidad de contaminación puede comprometer y arruinar una aplicación.

Los sellos y escudos protegen los componentes críticos de la exposición a entornos hostiles, lo que permite que los actuadores lineales funcionen tal como fueron diseñados. Para entornos limpios, los sellos y protectores protegen el entorno de la aplicación de posibles contaminantes creados por el actuador, no por el actuador en sí. Además de sellos y protectores, se pueden diseñar actuadores lineales personalizados con puertos de presión positiva que purgan los contaminantes dentro de la unidad, manteniendo el rendimiento y el ciclo de vida al máximo.

Se deben considerar una variedad de factores ambientales al elegir actuadores lineales. Estos incluyen la temperatura ambiente, la presencia de humedad, la exposición a productos químicos y gases (distintos del aire ambiente), la radiación, el nivel de presión del aire (para aplicaciones que se realizan al vacío), la limpieza y los equipos cercanos. Por ejemplo, ¿hay algún equipo en las cercanías que pueda transferir vibraciones que afectarían el rendimiento del escenario lineal?

La clasificación de protección de ingreso (IP) de una etapa lineal, que generalmente se proporciona en sus especificaciones, indica si tiene la protección adecuada contra entornos específicos. Las clasificaciones IP son niveles definidos de efectividad de los sellos de un gabinete contra la intrusión de cuerpos extraños (polvo y suciedad) y diversos niveles de humedad.

Las clasificaciones de gabinete toman la forma de "IP-" seguido de dos dígitos. El primer dígito indica el grado de protección contra piezas móviles y cuerpos extraños. El segundo dígito identifica el nivel de protección contra la exposición a diferentes niveles de humedad (desde goteos hasta aerosoles e inmersión total).

Tomarse el tiempo para verificar la clasificación IP de un actuador al principio del proceso de selección ofrece una manera rápida y sencilla de eliminar unidades no aptas para el medio ambiente. Por ejemplo, un actuador con clasificación IP30 no ofrece protección contra la humedad, pero mantendrá alejados objetos del tamaño de un dedo. Si la protección contra la humedad es esencial, busque un actuador con una clasificación más alta, como IP54, que protege el polvo y las salpicaduras de agua. Sin embargo, los actuadores sin protección contra intrusiones o humedad pueden ofrecer alternativas económicas para entornos donde los contaminantes no son una preocupación.