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Aunque los motores lineales sin núcleo de hierro se han utilizado en aplicaciones de semiconductores y electrónica durante más de una década, muchos diseñadores y fabricantes de equipos originales (OEM) aún los consideran productos de nicho. Sin embargo, la percepción de los motores lineales como una solución costosa para aplicaciones específicas está cambiando gradualmente, a medida que más industrias los adoptan como reemplazo de los husillos de bolas en aplicaciones de empaquetado, ensamblaje y carga de piezas. Si bien el costo de la tecnología de motores lineales ha disminuido en 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 el sistema. A continuación, se presentan algunos de los parámetros clave a considerar al comparar y elegir entre husillos de bolas y motores lineales.

Donde los motores lineales sobresalen

Un motor lineal es esencialmente un servomotor "desplegado", donde el rotor con imanes permanentes se convierte en la parte estacionaria (también llamada secundaria) y el estator en la parte móvil (también llamada primaria o impulsora), con bobinas encapsuladas en resina epoxi. La principal ventaja de los motores lineales es la ausencia de partes móviles, lo que les permite lograr una precisión y repetibilidad de posicionamiento mucho mayores que los husillos de bolas. Otra ventaja en la precisión de posicionamiento la proporciona el codificador. Mientras que los husillos de bolas suelen usar un codificador rotatorio montado en el motor para la retroalimentación de posición, los motores lineales usan 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 marcar la diferencia entre una pieza que cumple con las especificaciones y una que requiere reprocesamiento o descarte.

Motor lineal rotativo

En un artículo anterior, analizamos la relación entre velocidad y recorrido en aplicaciones de husillos de bolas. Este es otro aspecto donde los motores lineales ofrecen una ventaja. El recorrido máximo de los motores lineales es teóricamente ilimitado, ya que otros componentes del sistema (rodamientos lineales, gestión de cables y codificadores) determinan dicho recorrido. Asimismo, la velocidad y la aceleración máximas de los motores lineales son mucho mayores que las de los husillos de bolas, con valores típicos de hasta 10 m/s y 10 g, siempre que los demás componentes del sistema tengan el tamaño adecuado para cumplir con estas especificaciones. A pesar de las limitaciones impuestas por otros componentes del sistema, los motores lineales siguen superando a los husillos de bolas en aplicaciones que requieren tanto un gran recorrido como alta velocidad. Además, permiten el accionamiento independiente de los carros (primarios) en la misma pieza secundaria. Esto resulta especialmente útil en algunas aplicaciones de embalaje, donde el material a envasar debe comprimirse antes de introducirlo en el envase (por ejemplo, pañales envasados ​​en una bolsa de plástico).

Factores del costo total de propiedad

El mantenimiento y la fiabilidad son criterios importantes en el análisis del coste total de propiedad, y los motores lineales ofrecen varias ventajas a lo largo de la vida útil del sistema. En primer lugar, al no contener piezas mecánicas móviles, los motores lineales en sí mismos no requieren mantenimiento. Solo los cojinetes de soporte lineal requieren lubricación periódica, y muchos cojinetes se ofrecen actualmente con opciones de lubricación de larga duración o lubricación de por vida. La ausencia de piezas móviles en el sistema de accionamiento también mejora la fiabilidad, ya que no hay elementos rodantes, pistas de rodadura ni juntas que se desgasten y requieran sustitución con el tiempo.

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

En los motores lineales, el factor ambiental más crítico es la temperatura. Dado que la resina epoxi utilizada para encapsular las bobinas en un motor lineal sin núcleo de hierro no disipa fácilmente el calor, puede ser necesario refrigerarlo —ya sea con aire forzado o agua— para mantener una temperatura de funcionamiento aceptable tanto para el motor como para la estructura de montaje. Algunos fabricantes utilizan resinas epoxi con alta capacidad de disipación de calor, pero es importante verificar la disipación térmica del motor y el efecto que la temperatura tendrá en la fuerza disponible del mismo.

Cada vez más industrias y aplicaciones exigen recorridos largos, altas velocidades y una gran precisión de posicionamiento. Si bien muchos sistemas lineales cumplen dos de estos tres requisitos, los motores lineales son la única tecnología capaz de ofrecer los tres sin compromisos. A medida que el rendimiento y el coste total de propiedad se convierten en factores decisivos para la selección de tecnología, los diseñadores y fabricantes de equipos originales (OEM) se familiarizan cada vez más con las tecnologías de motores lineales y contribuyen a su transición de un nicho de mercado a una tecnología de uso generalizado, junto con las correas, los sistemas de cremallera y piñón e incluso los husillos de bolas.