Tässä on muutama kysymys, jotka insinöörien ja suunnittelijoiden tulee kysyä ennen lineaaristen toimilaitteiden valintaa.

Suunnittelijoilla, jotka valmistautuvat valitsemaan lineaarisen toimilaitteen tietylle laitteelle tai koneelle, tulee olla luettelo kysymyksistä, joita he voivat kysyä kyseisten laitteiden toimittajilta ja valmistajilta. Nämä luettelot sisältävät yleensä usein kysyttyjä kysymyksiä (FAQ), ja useimmat toimilaitteita myyvät yritykset ovat valmiita niihin. Mutta nämä toimittajat odottavat monissa tapauksissa potentiaalisten ostajien esittävän muita, ehkä tutkivampia ja paljastavampia kysymyksiä: niin sanottuja harvoin kysyttyjä kysymyksiä (iFAQ).

Tässä on pari kysymystä, jotka insinöörien tulee kysyä harkitessaan lineaaristen toimilaitteiden määrittämistä.

K. Tarvitsen nopeutta ja tarkkuutta pitkällä matkalla. Minkä tyyppistä toimilaitetta minun pitäisi käyttää?

V. Se on viisas kysymys. Monet suunnittelijat yliarvioivat, kuinka tarkkoja perinteiset moottorit ja toimilaitteet ovat pitkillä matkoilla. He uskovat virheellisesti, että jos toimilaite toimii hyvin lyhyillä ajoilla, se toimii yhtä hyvin pitkilläkin ajoilla. Vaikka monet lineaariset järjestelmätyypit täyttävät kaksi kolmesta insinöörien tyypillisestä vaatimuksesta (pitkä matkapituus, suuri nopeus ja korkea paikannustarkkuus), lineaarimoottoritoimilaitteet ovat ainoita, jotka tarjoavat kaikki kolme ilman kompromisseja. Niitä käytetään usein puolijohteiden valmistuksessa, kulutuselektroniikan tarkastuksissa, lääketieteen ja life science -sovelluksissa, työstökoneissa, paino- ja pakkaussovelluksissa.

Antaaksemme hieman taustaa, määritellään lineaarimoottorit. Pohjimmiltaan lineaarimoottori on pyörivä moottori, joka on kelattu auki ja asetettu tasaiseksi. Se antaa moottorin kytkeytyä suoraan lineaarikuormaan. Sitä vastoin muissa malleissa käytetään pyörivää moottoria ja se kytketään mekaniikan kautta, mikä voi aiheuttaa välystä, tehohäviöitä ja muita epätarkkuuksia. Lineaarimoottoreilla on myös yleensä korkeammat maksiminopeudet verrattuna saman liikepituuden omaaviin kuularuuveihin.

Nykyään käytetään kolmea päätyyppiä lineaarimoottoreita. Ensimmäinen on rautasydän, jonka hampaiden ympärille on kierretty rautapitoisista materiaaleista valmistettuja ja laminaattiin käärittyjä keloja. Näillä moottoreilla on suurin voima kokoa kohden ja hyvä lämmönsiirto, ja ne ovat yleensä edullisimpia. Moottorissa oleva rauta johtaa kuitenkin lisääntyneeseen hammastukseen (moottorin magneettien välisestä vuorovaikutuksesta johtuva vääntömomentti), joten ne ovat usein hieman epätarkempia kuin toisen tyypin, raudattomat lineaarimoottorit.

Kuten nimestä voi päätellä, raudattomissa lineaarimoottoreissa ei ole rautaa sisällä. Kiinnitin on pohjimmiltaan epoksilevy, johon on asetettu tiukasti kierretyt kuparikäämit. Se liukuu kahden vastakkain olevan magneettirivin välissä. (Tämä tunnetaan myös U-kanavaisena magneettisena tapana.) Magneettien toisella puolella oleva välitanko yhdistää ne toisiinsa. Raudattomien moottoreiden tärkeimmät edut ovat pienemmät vetovoimat ja ei hammastusta. Tämä tekee niistä tarkempia kuin ironcore-moottorit. Kuitenkin kaksi magneettiriviä tekevät raudattomista yksiköistä kalliimpia kuin rautasydänversiot. Lämmönsiirron hallinta voi myös olla vaikeaa, joten on tärkeää ymmärtää ajoissa, onko tietyssä sovelluksessa ylikuumenemisvaara. Uusimmissa raudattomissa moottoreissa on päällekkäiset kelat, jotka tarjoavat enemmän pintakosketusta lämmön haihduttamiseksi. Tämän rakenteen ansiosta moottorilla on myös suurempi voimatiheys.

Kolmas ja viimeinen tyyppi ovat urattomat lineaarimoottorit, jotka ovat pohjimmiltaan kahden ensimmäisen tyypin hybridejä. Urattomassa moottorissa on yksi rivi magneetteja, kuten rautasydän, mikä auttaa pitämään sen hintaa alhaisempana. Laminoitu taustarauta varmistaa hyvän lämmönsiirron sekä pienemmät vetovoimat ja hammastuksen kuin rautasydänmoottorit. Urattomien moottoreiden etuna on halvemman hinnan lisäksi matalampi profiili kuin silitysrauta. Suunnittelijoille, jotka haluavat pitää komponentit koneissaan mahdollisimman pieninä, jokainen säästetty tilamillimetri voi olla ratkaiseva.

K. Mistä tiedän, sopiiko tietty toimilaite käytettäväksi tietyssä ympäristössä?

V. Suunnitteluinsinöörit valitsevat liian usein toimilaitteet erillään eivätkä ota huomioon, missä niitä käytetään. Lineaarisissa toimilaitteissa on tärkeitä liikkuvia osia, jotka toimivat kunnolla vain ympäristöissä, joita varten ne on suunniteltu ja valmistettu. Sopimattoman lineaarisen toimilaitteen käyttö voi aiheuttaa ongelmia virheellisestä toiminnasta itse toimilaitteen korjaamattomiin vaurioihin. "Likaisissa" sovelluksissa, kuten leikkuutyökalussa, joka heittää pois hiukkasia ja romua, toimilaite on tiivistettävä ja suojattava sen suojaamiseksi epäpuhtauksilta.

Päinvastaisesta näkökulmasta katsottuna toimilaite ilman asianmukaista suojausta voi tuoda kontaminaatiota puhtaaseen ympäristöön, mikä vaarantaa sovelluksen. Normaali kuluminen aiheuttaa lineaaristen vaiheiden muodostumista hiukkasista ajan myötä. Puhdastilat tai tyhjiöympäristöt rajoittuvat usein käyttämään laitteita, jotka eivät vapauta hiukkasia, joten näissä ympäristöissä käytettäville toimilaitteille on tärkeää, että ne on varustettu tiivisteillä ja suojilla, jotka estävät hiukkasten pääsyn ympäristöön. Jotkut mekaaniset laitteet, jotka tarjoavat lineaarista liikettä, kuten puolijohdekäsittelyssä, liikkuvat vain mikroneja kerrallaan, joten pieninkin kontaminaatiomäärä voi vaarantaa ja pilata sovelluksen.

Tiivisteet ja suojukset suojaavat kriittisiä osia altistumiselta ankariin ympäristöihin, jolloin lineaariset toimilaitteet toimivat niin kuin ne on suunniteltu toimimaan. Puhtaissa ympäristöissä tiivisteet ja suojukset suojaavat sovelluksen ympäristöä mahdollisilta toimilaitteen aiheuttamilta epäpuhtauksilta – eivät toimielimeltä itseltään. Tiivisteiden ja suojusten lisäksi mukautetut lineaaritoimilaitteet voidaan suunnitella ylipaineporteilla, jotka puhdistavat yksikön sisällä olevat epäpuhtaudet ja pitävät suorituskyvyn ja elinkaaren maksimissaan.

Lineaarisia toimilaitteita valittaessa on otettava huomioon erilaisia ​​ympäristötekijöitä. Näitä ovat ympäristön lämpötilat, kosteus, altistuminen kemikaaleille ja kaasuille (muille kuin huoneilmalle), säteily, ilmanpaineen taso (tyhjiössä suoritettavissa sovelluksissa), puhtaus ja lähellä olevat laitteet. Esimerkiksi, onko lähellä laitetta, joka voisi siirtää värähtelyjä, jotka vaikuttaisivat lineaarisen vaiheen suorituskykyyn?

Lineaarisen vaiheen IP (Ingress Protection) -luokitus, joka on tyypillisesti sen teknisissä tiedoissa, osoittaa, onko sillä riittävä suojaus tietyiltä ympäristöiltä. IP-luokitukset ovat määriteltyjä kotelon tiivisteiden tehokkuutta vieraiden esineiden (pöly ja lika) ja eri kosteustason tunkeutumista vastaan.

Kotelon luokitukset ovat muotoa "IP-", jota seuraa kaksi numeroa. Ensimmäinen numero ilmaisee suojaustason liikkuvilta osilta ja vierailta esineiltä. Toinen numero ilmaisee suojaustasoa eritasoisille kosteuspitoisuuksille (tiputuksista suihkeisiin ja täydelliseen upotukseen).

Toimilaitteen IP-luokituksen tarkistaminen valintaprosessin alussa tarjoaa nopean ja helpon tavan eliminoida ympäristöön sopimattomat yksiköt. Esimerkiksi IP30-luokituksen omaava toimilaite ei suojaa kosteudelta, mutta se pitää sormenkokoiset esineet poissa. Jos kosteussuojaus on välttämätöntä, etsi toimilaite, jolla on korkeampi luokitus, kuten IP54, joka suojaa pölyltä ja vesiroiskeilta. Toimilaitteet ilman tunkeutumis- tai kosteussuojaa voivat kuitenkin tarjota edullisia vaihtoehtoja ympäristöihin, joissa epäpuhtaudet eivät ole huolestuttavia.