Los motores y actuadores lineales ahora son competitivos en costos con tornillos de pelota y unidades de correa y ofrecen una agilidad y ancho de banda claramente superior para aplicaciones de posicionamiento avanzado. Los nuevos micromotores y actuadores están ayudando a automatizar tareas no factibles anteriormente. Las unidades lineales directas reemplazan cada vez más a los cilindros neumáticos servocontrolados, contribuyen con la confiabilidad y la capacidad de control, libre del costo, el ruido y el mantenimiento de los compresores de aire.

Impulsado por los requisitos de la industria de semiconductores, los fabricantes de motores lineales han aumentado constantemente la precisión, los precios reducidos, desarrollado múltiples tipos de motor e integración simplificada en equipos de automatización. Los motores lineales modernos proporcionan aceleración máxima de 20 g y 10 metros/segunda velocidad, ofrecen agilidad dinámica inigualable, minimizan el mantenimiento y multiplican el tiempo de actividad. Se han ido más allá del uso especializado de la industria de semiconductores para proporcionar un rendimiento avanzado en hosts de aplicaciones.

Con diez veces la velocidad y la vida útil de los tornillos de pelota, la tecnología de unidad directa lineal es a menudo la única solución para la automatización de mejora de la productividad.

Superioridad dinámica

El rendimiento dinámico de los mecanismos de posicionamiento convencionales está limitado por tornillos de plomo, trenes de engranajes, unidades de cinturón y acoplamientos flexibles, que producen histéresis, reacción y desgaste. Del mismo modo, los actuadores neumáticos sufren de masa de pistón y fricción de pistón-cilindro, así como la compresibilidad del aire, lo que produce complejidad de servicio de servo. Los motores y actuadores lineales arrojan la masa y la inercia de los posicionadores convencionales, y liberados de estas limitaciones fundamentales, proporcionan una rigidez dinámica inigualable.

La creación de la fuerza de conducción directa permite que los motores y actuadores lineales logren el ancho de banda de circuito cerrado que no está disponible con mecanismos de posicionamiento alternativos. El motor y el actuador pueden aprovechar al máximo los controladores modernos. Estos controladores están sintonizados para una operación de alta ganancia de bucle, logrando un amplio control de ancho de banda, un asentamiento rápido y una recuperación rápida de perturbaciones transitorias.

Los motores y actuadores lineales se destacan en hacer movimientos de distancia de milímetros que operan en la zona de fricción estática. Su fricción estática de baja masa y mínima minimiza la fuerza de accionamiento necesaria para comenzar a viajar y simplifica la tarea del sistema de control para evitar el sobreimpulso al detenerse. Estos atributos permiten que los motores y actuadores de accionamiento directo escanearan diapositivas de microscopio, por ejemplo, y trazan las ubicaciones XY de artefactos solo milímetros de distancia.

Las aplicaciones que requieren un movimiento repetitivo rápido pueden explotar el alto ancho de banda del actuador lineal para duplicar el rendimiento de tornillos de bolas o unidades de cinturón. Las máquinas que cortan rollos de material a longitud (papel, plásticos, incluso pañales) maximizan el rendimiento operando sin detener el flujo del material. Para cortar la mosca, tales máquinas aceleran la cuchilla de corte para sincronizarse con el flujo de material, viajar a velocidad del material hasta la ubicación de corte e iniciar el corte. Después de cortar, la cuchilla se devuelve a su punto de partida para esperar el siguiente ciclo de corte de ida y vuelta.

Tipos de motor lineal

Están disponibles tres configuraciones básicas de motor lineal: cama plana, canal U y motores tubulares. Cada motor tiene beneficios y limitaciones intrínsecos.

Los motores de la cama plana, al tiempo que ofrecen viajes ilimitados y la más alta fuerza de accionamiento, ejercen una atracción magnética considerable e indeseable entre el Forcer de carga y la pista de imanes permanentes del motor. Esta fuerza de atracción requiere rodamientos que admiten la carga adicional.

El motor de canal U, con su núcleo sin hierro, tiene baja inercia, por lo tanto, la máxima agilidad. Sin embargo, la carga del FORCER que transporta bobinas magnéticas viaja profundamente dentro del marco del canal U, lo que restringe la extracción de calor.

Los motores lineales tubulares son resistentes, térmicamente eficientes y los más simples de instalar. Proporcionan reemplazos de entrega de bolas y posicionadores neumáticos. Los imanes permanentes del motor tubular están encerrados en un tubo de acero inoxidable (varilla de empuje), que se soporta en ambos extremos. Sin soporte adicional de la barra de empuje, el viaje de carga se limita a 2 a 3 metros, dependiendo del diámetro de la barra de empuje.

De los tres tipos de motores, los motores tubulares están mejor equipados para el uso industrial convencional. Los motores lineales tubulares han obtenido beneficios profundos de una innovación de ingeniería fundamental. Los motores lineales de Copley Controls reemplazan el codificador lineal externo tradicional con sensores de pasillo integral. Un circuito magnético patentado permite que los sensores de efecto salón logren una mejora casi diez veces en la resolución y la repetibilidad.

Como los codificadores lineales pueden costar casi tanto como el motor lineal en sí, eliminarlos es una reducción de costos importante. Esto también simplifica la integración del motor lineal en los sistemas de automatización, ya que no hay un codificador en llamas para admitir y alinear. Otros beneficios incluyen robustez, confiabilidad y libertad de la necesidad de un codificador de entornos protegidos.

Los motores lineales tubulares se pueden transformar en potentes y versátiles actuadores lineales de accionamiento directo. En una encarnación del actuador, el Forcer permanece estacionaria (atornillado al marco de la máquina), mientras que la varilla de empuje de posicionamiento de carga viaja en cojinetes de baja fricción y libres de lubricación montados dentro del Forcer. Además de superar los tornillos de bola y las unidades de la correa, el actuador lineal es una alternativa de mayor rendimiento a los sistemas de posicionamiento servomneumático programables.

Los motores lineales tubulares se prestan a aplicaciones de duplicación de productividad con dos forras independientes que operan en una sola barra de empuje. Cada Forter tiene su propio servo Drive y puede viajar completamente independiente del otro. Un Forter puede cargar, por ejemplo, mientras que el otro descarga. La técnica puede duplicar el rendimiento levantando los elementos dos a la vez desde un transportador que viaja rápidamente y colocarlos con precisión en un segundo transportador.

Del mismo modo, múltiples forras que operan en una sola varilla de empuje pueden duplicar, triplicar o incluso cuádruple fuerza de manejo. Los Forcers pueden ser operados por un solo controlador.

El Forcer de carga de motor lineal viaja en cojinetes de riel de larga vida. Por el contrario, los mecanismos de conversión giratoria a lineal de la pelota implican fuentes de desgaste adicionales que degradan el rendimiento y acortan la vida.

La varilla de empuje del actuador lineal se desliza en rodamientos de larga duración y libres de lubricación montados en el Forcer. Esta simplicidad intrínseca permite al actuador entregar 10 millones de ciclos operativos. Los rodamientos del actuador son autoalineados, y la instalación de la facilidad. La fuerza de accionamiento del actuador se aplica directamente a la varilla de empuje, mejorando la aceleración y la capacidad de respuesta.

Con el codificador externo reemplazado por un sensor de estado sólido integrado en el Forcer, los motores y actuadores de accionamiento directo se convierten en dispositivos de dos componentes muy simples. Forcer y Shush Barn son componentes inherentemente muy robustos, lo que permite que el motor y el actuador se ajusten a las clasificaciones internacionales de lavado IP67.

La ausencia de engranajes de molienda y un tornillo de plomo que zumba proporciona a los motores y actuadores lineales la calificación cada vez más vital de la operación de bajo ruido. OSHA está siguiendo los talones de los códigos industriales europeos, que colocan reglas cada vez más estrictas sobre el ruido del lugar de trabajo. La operación silenciosa ya es crítica en ambientes de laboratorio y hospitalario; Esta preocupación se generalizará cada vez más a medida que OSHA extienda su decisión a otros entornos de producción.