Ecco un paio di domande che ingegneri e designer dovrebbero porre prima di scegliere attuatori lineari.

I designer si preparano a scegliere un attuatore lineare per un dispositivo o una macchina specifici dovrebbero avere un elenco di domande pronte a porre fornitori e produttori di tali dispositivi. Questi elenchi di solito contengono domande frequenti (domande frequenti) e la maggior parte delle aziende che vendono attuatori sono preparate per loro. Ma quei fornitori, in molti casi, si aspettano che potenziali acquirenti facciano altre, forse più domande di sondaggio e rivelatore: le cosiddette domande raramente fatte (IFAQ).

Ecco una coppia di domande che gli ingegneri dovrebbero porre quando si considerano di specificare attuatori lineari.

D. Ho bisogno di velocità e precisione a lungo. Che tipo di attuatore dovrei usare?

A. Questa è una domanda intelligente da porre. Molti ingegneri di design sopravvalutano su quanto siano accurati motori e attuatori tradizionali su lunghi viaggi. Credono erroneamente che se l'attuatore funziona bene per brevi tiri, funzionerà ugualmente bene su quelli lunghi. Sebbene molti tipi di sistemi lineari soddisfino due dei tre requisiti che gli ingegneri in genere desiderano (lunghezze di viaggio lunghe, alta velocità e precisione di posizionamento elevato), gli attuatori motori lineari sono gli unici che forniscono tutti e tre senza compromessi. Sono spesso utilizzati nella produzione di semiconduttori, nell'ispezione dell'elettronica di consumo, nelle applicazioni di scienze mediche e di vita, macchine utensili, stampa e applicazioni di imballaggio.

Per fornire un po 'di sfondo, definiamo i motori lineari. In sostanza, un motore lineare è un motore rotante che è stato srotolato e disposto in piano. Permette la coppia del motore direttamente al carico lineare. Al contrario, altri design usano un motore rotante e lo abbinano attraverso la meccanica, che può introdurre un contraccolpo, perdite di efficienza e altre inesattezze. I motori lineari tendono anche ad avere velocità massime più elevate rispetto alle viti a sfera della stessa lunghezza di viaggio.

Oggi vengono utilizzati tre tipi principali di motori lineari. Il primo è Ironcore, che ha bobine ferite attorno ai denti fatti di materiali ferrosi e avvolte in laminato. Questi motori hanno la più alta forza per dimensione e un buon trasferimento di calore e sono generalmente i meno costosi. Tuttavia, il ferro nel motore porta ad un aumento del cogging (coppia dovuta alle interazioni tra i magneti del motore), quindi sono spesso un po 'meno precisi rispetto al secondo tipo, motori lineari senza ironia.

Come suggerisce il nome, i motori lineari senza ironia non hanno ferro all'interno. Il forcer è essenzialmente una piastra epossidica in cui sono state inserite bobine di rame ferite strettamente. Fa scivolare tra due file di magneti uno di fronte all'altro. (Questo è anche noto come un modo magnetico a U-channel.) Una barra distanziale lungo un lato dei magneti li collega insieme. I principali vantaggi dei motori senza ferro sono forze attraenti più basse e nessun ingresso. Questo li rende più precisi dei motori Ironcore. Tuttavia, due file di magneti rendono le unità senza ferro più costose delle versioni Ironcore. La gestione del trasferimento di calore può anche essere difficile, quindi è importante capire presto se una particolare applicazione correrà il rischio di surriscaldamento. I più recenti motori senza ironia dispongono di bobine sovrapposte che forniscono più contatti superficiali per la dissipazione del calore. Questo design consente anche al motore di avere una densità di forza più elevata.

Il terzo e ultimo tipo sono motori lineari senza slot, che sono fondamentalmente ibridi dei primi due tipi. Un motore senza slot ha una singola fila di magneti come il Ironcore, che aiuta a mantenere il prezzo più basso. Un backiron laminato garantisce un buon trasferimento di calore, nonché forze attraenti più basse e ingranaggi rispetto ai motori in ferro. I motori senza slot offrono anche il vantaggio di un profilo di altezza inferiore rispetto ai ferro in aggiunta al prezzo più basso. Per i progettisti che danno la priorità a mantenere i componenti nelle loro macchine il più piccoli possibile, ogni millimetro di spazio salvato può essere cruciale.

D. Come posso sapere se un determinato attuatore è adatto per l'uso in un ambiente specifico?

R. Troppo spesso, gli ingegneri del design scelgono gli attuatori in isolamento e non considerano dove verranno utilizzati. Gli attuatori lineari hanno parti mobili critiche che funzionano correttamente solo all'interno degli ambienti per i quali sono stati progettati e fabbricati. L'uso di un attuatore lineare inappropriato può causare problemi che vanno da un funzionamento improprio a danni irreparabili all'attuatore stesso. Per applicazioni "sporche", come uno strumento di taglio che getta le particelle e lo scarto, l'attuatore richiederà la tenuta e la schermatura per proteggerlo dai contaminanti.

Dal punto di vista opposto, un attuatore senza adeguato protezione può introdurre la contaminazione in un ambiente pulito, compromettendo l'applicazione. L'usura normale farà generare fasi lineari nel tempo. Le camere pulite o gli ambienti a vuoto sono spesso limitati all'utilizzo di apparecchiature che non rilasciano alcun particelle, quindi è fondamentale per gli attuatori usati in questi ambienti che sono dotati di sigilli e scudi per impedire a particelle di entrare nell'ambiente. Alcuni dispositivi meccanici che forniscono movimento lineare, come nell'elaborazione dei semiconduttori, spostano solo i micron alla volta, quindi anche la minima quantità di contaminazione può compromettere e rovinare un'applicazione.

Le foche e gli scudi proteggono i componenti critici dall'esposizione ad ambienti difficili, consentendo agli attuatori lineari di funzionare mentre sono stati progettati per eseguire. Per ambienti puliti, le foche e gli scudi proteggono l'ambiente dell'applicazione da possibili contaminanti creati dall'attuatore, non l'attuatore stesso. Oltre a sigilli e scudi, gli attuatori lineari personalizzati possono essere progettati con porte di pressione positive che eliminano i contaminanti all'interno dell'unità, mantenendo il ciclo di prestazione e di vita al massimo.

Una varietà di fattori ambientali deve essere considerato quando si sceglie attuatori lineari. Questi includono temperature ambiente, presenza di umidità, esposizione a sostanze chimiche e gas (diversa dall'aria ambiente), radiazioni, livello di pressione dell'aria (per applicazioni eseguite nel vuoto), pulizia e attrezzature vicine. Ad esempio, c'è un pezzo di equipaggiamento nelle vicinanze che potrebbe trasferire vibrazioni che influenzerebbero le prestazioni dello stadio lineare?

La valutazione di una protezione dell'ingresso (IP) di una fase lineare, che è in genere fornita nelle sue specifiche, indica se ha la protezione adeguata da ambienti specifici. Le valutazioni IP sono livelli definiti dell'efficacia dei sigilli di un recinto contro l'intrusione da corpi estranei (polvere e sporcizia) e vari livelli di umidità.

Le valutazioni del recinto assume la forma di "IP-" seguito da due cifre. La prima cifra indica il grado di protezione dalle parti in movimento e dai corpi estranei. La seconda cifra identifica il livello di protezione dall'esposizione a diversi livelli di umidità (dai gocciolamenti agli spray alla sommersione totale).

Prendere il tempo per controllare la valutazione IP di un attuatore all'inizio del processo di selezione offre un modo semplice e semplice per eliminare le unità inadatte all'ambiente. Ad esempio, un attuatore con una valutazione IP30 non offre protezione contro l'umidità, ma manterrà gli oggetti delle dimensioni delle dita. Se la protezione dell'umidità è essenziale, cerca un attuatore con una valutazione più elevata, come IP54, che protegge la polvere e l'acqua. Gli attuatori senza intrusione o protezione dell'umidità, tuttavia, possono offrire alternative economiche per gli ambienti in cui i contaminanti non sono un problema.