Costruire un sistema di movimento lineare di successo inizia con la scelta dell'attuatore appropriato. Tra diverse dimensioni, tecnologie e qualità, esistono centinaia di opzioni. Il trucco è quello di vincere l'attuatore che fornirà i migliori risultati. Fortunatamente, non è così difficile come sembra. I requisiti dell'applicazione ridurranno l'insieme di possibili soluzioni di attuatore e i vincoli del progetto determineranno la soluzione migliore.

Il processo inizia con la considerazione della serie di fattori chiave elencati qui.

Velocità

La velocità è un fattore importante da considerare quando si seleziona un attuatore. Sebbene gli attuatori di tipo vite siano componenti efficaci ed economici, a velocità molto elevate, soffrono di un fenomeno noto come frusta a vite, in cui la vite si inciampa mentre gira. La frusta a vite provoca vibrazioni e usura prematura.

La soglia per la frusta a vite, chiamata velocità critica, dipende dalle dimensioni e dal materiale della vite. La velocità critica può essere calcolata analiticamente usando equazioni ben note. Se la velocità è troppo alta per l'uso di un attuatore a vite, considerare un motore lineare o un attuatore di trasmissione a cinghia.

Carico

È essenziale che l'attuatore sia adeguatamente dimensionato per il carico. Esistono diversi fattori da considerare durante il dimensionamento della capacità di carico: la capacità di carico radiale dei cuscinetti guida, la capacità del momento del trasporto di supporto e la capacità di carico assiale dei cuscinetti di supporto e la vite a sfera. È importante scegliere un attuatore progettato per affrontare i carichi presentati dall'applicazione.

Un malinteso comune è che solo la capacità di carico è importante e la capacità di carico consente di calcolare la durata di servizio di un attuatore sotto un determinato carico. Tuttavia, devono essere considerati altri fattori, come la rigidità dell'attuatore in varie direzioni di carico. Il team di progettazione può eseguire calcoli di deflessione del carico per determinare se l'attuatore si esibirà correttamente nell'applicazione.

Un altro fattore da considerare è il posizionamento del carico. Una massa appoggiata in cima a un carrello che corre lungo l'asse dell'attuatore introduce forze molto diverse da un carico ovocine che applica un momento di ribaltamento. Assicurarsi che l'attuatore sia adeguatamente dimensionato e supportato.

Le applicazioni verticali richiedono un'assistenza speciale per preservare la posizione del carico. Per alcuni parametri di progettazione, le viti di piombo sono autobloccanti. Ciò significa che non possono essere guidati indietro, anche in caso di guasto del motore. Per essere assicurato che una vite sia auto-bloccarsi, l'efficienza della vite deve essere inferiore al 50%, in cui l'efficienza è una funzione dell'angolo di piombo e del coefficiente di attrito tra il dado e la vite. In alternativa, anche gli attuatori di rack-and-pinion possono funzionare.

Le cinture sono notevolmente migliorate negli ultimi anni. Sono robusti e altamente progettati in modo che non richiedano più un tensione regolare come hanno fatto una volta. Le unità a cinghia sono buone scelte se i requisiti di velocità e corsa sono al di fuori di ciò che può fornire una vite a sfera o una vite. È necessario prestare particolare attenzione se viene utilizzata un'unità a cinghia in un'applicazione verticale. Si consiglia di utilizzare un contrappeso o un freno in base al rallentamento, fermare e supportare il carico per la sicurezza.

Lunghezza della corsa

Il prossimo fattore da considerare è la lunghezza dell'ictus. Gli attuatori a base di viti sono efficaci e in alcuni casi possono essere utilizzati per colpi fino a 5 piedi o più. È necessario prestare attenzione per gli attuatori a vite di viaggio molto lungo di non superare la velocità critica. Per lunghe lunghezze di corsa, le unità a cinghia sono opzioni migliori. Le cinture di oggi sono materiali altamente ingegnerizzati che richiedono poca manutenzione. Possono essere usati su distanze fino a 50 piedi.

Un'altra opzione per i colpi lunghi è un motore lineare. Servitori essenzialmente srotolati, i motori lineari sono costituiti da una forza che viaggia lungo una pista a magnete fissa. In teoria, la traccia può essere lunga. Da un punto di vista pratico, i motori lineari sono limitati sia dal requisito di fornire una traccia di magnete a livello, accuratamente allineato e dai costi dei magneti. Anche la gestione dei cavi del motore su viaggi molto lunghi può essere una sfida.

Ripetibilità

Ogni applicazione ha un requisito di ripetibilità. La scelta giusta dell'attuatore offre un sistema che non solo soddisferà tali requisiti, ma aiuterà anche il progetto a raggiungere gli obiettivi per il tempo di budget e di montaggio. Gli attuatori di tipo vite offrono una ripetibilità sull'ordine da ± 0,0001 a ± 0,003 in. Ciò si confronta con ± 0,002 a ± 0,010 pollici per un'unità a cinghia.

La scelta ottimale dipende dalle esigenze dell'applicazione. Le unità a cinghia non funzionano così come attuatori di tipo vite, ma per un'applicazione con unità a cinghia di tolleranze più perdonate può offrire risparmi significativi. Per applicazioni più impegnative, gli attuatori motori lineari offrono una ripetibilità che può essere sub-micron.

Duty Cycle

Duty Cycle ha un grande effetto sulla vita delle attrezzature. È importante scegliere un attuatore lineare in grado di soddisfare il requisito dell'applicazione. Le viti dei piombo, ad esempio, si basano sul contatto scorrevole: in plastica in plastica (ci sono molte scelte disponibili a seconda dell'applicazione). Ciò introduce un'usura significativa nel corso della vita del dispositivo. Di conseguenza, le viti di piombo dovrebbero essere evitate se si dispone di un'applicazione combinata di carico alto e ciclo di alto livello.

Invece, scegli un attuatore a ricircolo. Questi dispositivi hanno attrito rotolante, non di attrito scorrevole, quindi durano più a lungo e la vita è più prevedibile. Le palle possono essere danneggiate, soprattutto con carichi elevati. Per applicazioni che non possono tollerare il fallimento, provare una vite a rulli planetari. Questi dispositivi distribuiscono peso per ridurre al minimo l'usura, rendendoli buoni per applicazioni militari e aerospaziali, tra gli altri. Per le applicazioni di budget, può anche funzionare un azionamento a cinghia.

Ambiente

L'ambiente operativo di un'applicazione ha anche un impatto sulla scelta dell'attuatore. In un ambiente pulito, evita attuatori a vite di piombo. Il contatto da metallo a plastica genera particelle che comprometteranno la valutazione della sala pulita.

Al contrario, ambienti estremamente sporchi possono danneggiare gli attuatori. Negli attuatori in stile a bastoncini, la vite è sigillata nell'alloggiamento. Di conseguenza, gli attuatori in stile Rod sono ragionevolmente sicuri in ambienti con contaminazione e liquido. Negli attuatori senza canne, il carico poggia su un carrello che deve connettersi alla vite, che può esporre l'attuatore alla contaminazione.

Di conseguenza, gli attuatori senza biella hanno bisogno di disposizioni speciali, sia che la tecnologia di base sia un attuatore a vite o un motore lineare. Cerca componenti con valutazioni IP. Considera di montare la fessura rivolta verso il basso per ridurre l'ingresso. Tieni presente che la lubrificazione può intrappolare e tenere le particelle per danneggiare le superfici nel tempo.

Un altro fattore da considerare sull'ambiente è la quantità di spazio disponibile. Il miglior attuatore del mondo è inutile se non si adatta alla busta a portata di mano. Specificare gli attuatori all'inizio della fase di progettazione per garantire che vi sia spazio sufficiente. Lavora a stretto contatto con il fornitore per sfruttare tutti i fattori che possono offrire le caratteristiche di cui hai bisogno in un fattore di forma compatto.

Budget

È sempre importante tenere a mente gli obiettivi dei prezzi. I motori lineari sono i più costosi, seguiti da attuatori di tipo vite (vite planetaria, vite a sfera e vite di piombo). Le unità a cintura sono le più economiche.

L'ingegneria comporta sempre compromessi. L'elenco sopra è un primo taglio alla selezione dell'attuatore. Per ogni data applicazione, i vincoli speciali possono significare che il budget è una priorità maggiore rispetto alle prestazioni, ad esempio, o che il ciclo di lavoro è più importante della velocità. Avvia il processo di specifica di un attuatore il più presto possibile nella fase di progettazione. Prova a lavorare con componenti standard. Se nessuno di questi soddisfa le tue esigenze, parla con il tuo fornitore di sviluppare un prodotto personalizzato che porterà il lavoro.