La aplicación rentable para su propio diseño.

Si bien los motores lineales sin hierro se han utilizado en aplicaciones electrónicas y de semiconductores durante más de una década, muchos diseñadores y fabricantes de equipos originales todavía los consideran productos de “nicho”. Pero la percepción de los motores lineales como una solución costosa para aplicaciones únicas está cambiando lentamente, a medida que más industrias los adoptan como reemplazos de los husillos de bolas en aplicaciones de embalaje, ensamblaje y carga de piezas. Y si bien el costo de la tecnología de motores lineales ha disminuido durante la última década, la elección entre un motor lineal y un husillo de bolas debe tener en cuenta tanto los requisitos de rendimiento de la aplicación como el costo total de propiedad durante la vida útil de la máquina o sistema. A continuación se detallan algunos de los parámetros clave a considerar al comparar y elegir entre husillos de bolas y motores lineales.

Donde destacan los motores lineales

Un motor lineal es esencialmente un servomotor "desenrollado", donde el rotor con imanes permanentes se convierte en la parte estacionaria (también llamada secundaria) y el estator se convierte en la parte móvil (también llamada primaria o forzadora), con bobinas encapsuladas por epoxy. La ventaja más reconocida de los motores lineales es la ausencia de piezas móviles, lo que les permite lograr una precisión de posicionamiento y una repetibilidad mucho mayores que los husillos de bolas. El codificador proporciona otro beneficio en la precisión del posicionamiento. Mientras que los husillos de bolas suelen utilizar un codificador giratorio montado en el motor para la retroalimentación de posicionamiento, los motores lineales utilizan una escala lineal magnética u óptica para la retroalimentación de posición. La escala lineal mide la posición en la carga, lo que proporciona una lectura más precisa de la posición real. Para aplicaciones de muy alta precisión, esta retroalimentación de posición más precisa puede significar la diferencia entre una pieza que cumple con las especificaciones y una que requiere reelaboración o desecho.

Motor lineal rotativo

En un artículo anterior, analizamos la relación entre velocidad y distancia de recorrido en aplicaciones de husillos de bolas. Ésta es otra área en la que los motores lineales ofrecen una ventaja. La longitud de recorrido permitida de los motores lineales es teóricamente ilimitada, y otros componentes del sistema (cojinetes lineales, gestión de cables y codificadores) dictan el recorrido máximo. De manera similar, la velocidad máxima y la aceleración de los motores lineales son mucho más altas que las de los husillos de bolas, con clasificaciones típicas de hasta 10 m/s de velocidad y 10 g de aceleración, siempre que otros componentes del sistema tengan el tamaño correcto para cumplir con estas especificaciones. A pesar de las limitaciones impuestas por otros componentes del sistema, los motores lineales aún superan a los husillos de bolas en aplicaciones que requieren tanto recorridos largos como alta velocidad. También tienen la ventaja de permitir carros (primarios) conducidos independientemente sobre la misma parte secundaria. Esto es especialmente útil en algunas aplicaciones de embalaje, donde el material a empaquetar debe comprimirse antes de insertarlo en el medio de embalaje (piense en los pañales empaquetados dentro de una bolsa de polietileno).

Factores del costo total de propiedad

El mantenimiento y la confiabilidad son criterios importantes en el análisis del costo total de propiedad, y los motores lineales ofrecen varios beneficios durante la vida útil del sistema. Primero, debido a que no contienen piezas mecánicas móviles, los motores lineales en sí no requieren mantenimiento. Sólo los rodamientos de soporte lineal requieren lubricación periódica y muchos rodamientos ahora se ofrecen con opciones de lubricación "a largo plazo" o "lubricados de por vida". La ausencia de piezas móviles en el sistema de transmisión también mejora la confiabilidad, ya que no hay elementos rodantes, pistas de rodamiento o sellos que se desgasten y requieran reemplazo con el tiempo.

Con cualquier sistema lineal, es importante considerar el medio ambiente y la necesidad de sellos y cubiertas protectoras. Los motores lineales no son una excepción, ya que pueden ser más difíciles de encerrar y proteger que los conjuntos de husillos de bolas tradicionales. Sin embargo, en muchos casos, siempre que los rodamientos lineales estén sellados adecuadamente para el entorno de trabajo, los motores lineales pueden soportar una contaminación más agresiva que los husillos de bolas.

Para los motores lineales, el factor ambiental más crítico es la temperatura. Debido a que el epoxi utilizado para encapsular las bobinas en un motor lineal sin hierro no disipa fácilmente el calor, es posible que se requiera enfriamiento, ya sea mediante aire forzado o agua, para mantener una temperatura de funcionamiento aceptable tanto para el motor como para la estructura de montaje. Algunos fabricantes utilizan epoxis con altas capacidades de disipación de calor, pero es importante verificar la disipación térmica del motor y el efecto que tendrá la temperatura en la fuerza disponible del motor.

Cada vez más industrias y aplicaciones exigen largos recorridos, altas velocidades y alta precisión de posicionamiento. Si bien muchos tipos de sistemas lineales pueden cumplir dos de estos tres criterios, los motores lineales son la única tecnología que puede cumplir los tres sin concesiones. A medida que el rendimiento y el costo total de propiedad se convierten en factores decisivos en la selección de tecnología, los diseñadores y fabricantes de equipos originales se están familiarizando más con las tecnologías de motores lineales y los ayudan a pasar del estado de "nicho" al estado general, junto con correas, piñones y cremalleras e incluso husillos de bolas.