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

Los diseñadores que se preparan para elegir un actuador lineal para un dispositivo o máquina específico deben tener una lista de preguntas listas para hacerle a los proveedores y fabricantes de esos dispositivos. Estas listas generalmente contienen 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, tal vez más sondeo y reveladoras: las llamadas preguntas con poca frecuencia (IFAQ).

Aquí hay un par de preguntas que los ingenieros deben hacer al considerar especificar actuadores lineales.

P. Necesito velocidad y precisión en una larga longitud. ¿Qué tipo de actuador debo usar?

R. Esa es una pregunta inteligente para hacer. Muchos ingenieros de diseño sobreestiman cómo los motores y actuadores tradicionales precisos son durante largas carreras de viajes. Creen erróneamente que si el actuador funciona bien para carreras cortas, funcionará igualmente bien en las largas. Aunque muchos tipos de sistemas lineales cumplen con dos de los tres ingenieros de requisitos que generalmente desean (largas longitudes de viaje, alta velocidad y alta precisión de posicionamiento), los actuadores de motores lineales son los únicos que proporcionan los tres sin compromiso. A menudo se usan en la fabricación de semiconductores, la inspección electrónica de consumo, aplicaciones médicas y de ciencias de la vida, máquinas herramientas, impresiones y aplicaciones de embalaje.

Para proporcionar un poco de fondo, definamos motores lineales. Esencialmente, un motor lineal es un motor giratorio que se ha desenrollado y se ha colocado plano. Permite que la pareja del motor directamente a la carga lineal. En contraste, otros diseños usan un motor rotativo y lo acoplan a través de la mecánica, que puede introducir una reacción violenta, pérdidas de eficiencia y otras inexactitudes. Los motores lineales también tienden a tener velocidades máximas más altas en comparación con los tornillos de pelota de la misma longitud de viaje.

Hoy se utilizan tres tipos principales de motores lineales. El primero es Ironcore, que tiene bobinas enrolladas alrededor de los dientes hechos de materiales ferrosos y envuelto en laminado. Estos motores tienen la fuerza más alta por tamaño y buena transferencia de calor, y generalmente son los menos costosos. Sin embargo, el hierro en el motor conduce a un aumento de los engranajes (torque debido a las interacciones entre los imanes del motor), por lo que a menudo son algo menos precisos que el segundo tipo, motores lineales sin hierro.

Como su nombre lo indica, los motores lineales sin hierro no tienen hierro en el interior. El Forcer es esencialmente una placa epoxi en la que se han insertado bobinas de cobre fuertemente heridas. Se desliza entre dos hileras de imanes frente a los demás. (Esto también se conoce como una forma magnética de canal U). Una barra espaciadora hacia abajo de un lado de los imanes los une. Las principales ventajas de los motores sin hierro son las fuerzas atractivas más bajas y no hay engranajes. Esto los hace más precisos que los motores de Ironcore. Sin embargo, dos filas de imanes hacen que las unidades sin hierro sean más caras que las versiones de Ironcore. La gestión de la transferencia de calor también puede ser difícil, por lo que es importante comprender temprano si una aplicación en particular ejecutará el riesgo de sobrecalentamiento. Los motores más nuevos sin hierro cuentan con bobinas superpuestas que proporcionan más contacto superficial para la disipación de calor. Este diseño también permite que el motor tenga una mayor densidad de fuerza.

El tercer y último tipo son 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 IronCore, que ayuda a mantener su precio más bajo. Un backiron laminado garantiza una buena transferencia de calor, así como fuerzas y engranajes atractivos más bajos que los motores de Ironcore. Los motores sin ranura también ofrecen la ventaja de un perfil de altura más baja que el sin hierro, además de su precio más bajo. Para los diseñadores que priorizan mantener los componentes en sus máquinas lo más pequeñas posible, cada milímetro de espacio guardado puede ser crucial.

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

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

Desde la perspectiva opuesta, un actuador sin la protección adecuada puede introducir la contaminación en un entorno 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 se limitan al uso de equipos que no liberan partículas, por lo que es fundamental para los actuadores utilizados en estos entornos que están equipados con sellos y escudos para evitar que las partículas ingresen al medio ambiente. Algunos dispositivos mecánicos que proporcionan un movimiento lineal, como en el procesamiento de semiconductores, se mueven solo micras a la vez, por lo que incluso la menor cantidad de contaminación puede comprometer y arruinar una aplicación.

Los sellos y los escudos protegen a los componentes críticos de la exposición a entornos duros, permitiendo que los actuadores lineales funcionen a medida que fueron diseñados para realizar. Para entornos limpios, los sellos y los escudos protegen el entorno de la aplicación de los posibles contaminantes creados por el actuador, no el actuador mismo. Además de los sellos y los escudos, los actuadores lineales personalizados pueden diseñarse con puertos de presión positivos que purgan contaminantes dentro de la unidad, manteniendo el rendimiento y el ciclo de vida al máximo.

Se debe considerar una variedad de factores ambientales al elegir actuadores lineales. Estos incluyen temperaturas ambientales, la presencia de humedad, la exposición a productos químicos y gases (que no sean el aire de la habitación), la radiación, el nivel de presión del aire (para aplicaciones que se realizan al vacío), la limpieza y los equipos cercanos. Por ejemplo, ¿hay un equipo en las cercanías que podrían transferir vibraciones que afectarían el rendimiento de la etapa lineal?

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

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

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