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Sebbene i motori lineari ironless siano utilizzati in applicazioni elettroniche e nei semiconduttori da oltre un decennio, sono ancora considerati da molti progettisti e OEM come prodotti di "nicchia". Tuttavia, la percezione dei motori lineari come soluzione costosa per applicazioni specifiche sta lentamente cambiando, poiché sempre più settori li stanno adottando in sostituzione delle viti a sfere nelle applicazioni di confezionamento, assemblaggio e caricamento componenti. E sebbene il costo della tecnologia dei motori lineari sia diminuito nell'ultimo decennio, la scelta tra un motore lineare e una vite a sfere deve tenere conto sia dei requisiti prestazionali dell'applicazione sia del costo totale di proprietà per l'intera vita utile della macchina o del sistema. Di seguito sono riportati alcuni dei parametri chiave da considerare quando si confrontano e si sceglie tra viti a sfere e motori lineari.

Dove eccellono i motori lineari

Un motore lineare è essenzialmente un servomotore "srotolato", in cui il rotore con magneti permanenti diventa la parte fissa (detta anche secondario) e lo statore diventa la parte mobile (detta anche primario, o forcer), con bobine incapsulate in resina epossidica. Il vantaggio più noto dei motori lineari è l'assenza di parti mobili, che consente loro di raggiungere una precisione di posizionamento e una ripetibilità molto più elevate rispetto alle viti a sfere. Un altro vantaggio in termini di precisione di posizionamento è fornito dall'encoder. Mentre le viti a sfere utilizzano in genere un encoder rotativo montato sul motore per il feedback di posizionamento, i motori lineari utilizzano una riga lineare magnetica o ottica per il feedback di posizione. La riga lineare misura la posizione in corrispondenza del carico, fornendo una lettura più accurata della posizione effettiva. Per applicazioni ad altissima precisione, questo feedback di posizione più accurato può fare la differenza tra un componente conforme alle specifiche e uno che richiede rilavorazioni o scarti.

Motore lineare rotativo

In un articolo precedente, abbiamo discusso il compromesso tra velocità e distanza di spostamento nelle applicazioni con viti a sfere. Questo è un altro ambito in cui i motori lineari offrono un vantaggio. La lunghezza di spostamento consentita dei motori lineari è teoricamente illimitata, con altri componenti del sistema – cuscinetti lineari, gestione dei cavi ed encoder – che determinano la corsa massima. Analogamente, la velocità e l'accelerazione massime dei motori lineari sono molto superiori a quelle delle viti a sfere, con valori tipici fino a 10 m/s di velocità e 10 g di accelerazione, a condizione che gli altri componenti del sistema siano dimensionati correttamente per soddisfare queste specifiche. Nonostante i limiti imposti da altri componenti del sistema, i motori lineari superano comunque le prestazioni delle viti a sfere in applicazioni che richiedono sia una lunga lunghezza di spostamento che un'elevata velocità. Offrono inoltre il vantaggio di consentire carrelli azionati in modo indipendente (primari) sulla stessa parte secondaria. Ciò è particolarmente utile in alcune applicazioni di imballaggio, dove il materiale da imballare deve essere compresso prima di essere inserito nel supporto di imballaggio (si pensi ai pannolini confezionati in un sacchetto di polietilene).

Fattori del costo totale di proprietà

Manutenzione e affidabilità sono criteri importanti nell'analisi del costo totale di proprietà e i motori lineari offrono diversi vantaggi per l'intero ciclo di vita del sistema. Innanzitutto, non contenendo parti meccaniche in movimento, i motori lineari stessi non richiedono manutenzione. Solo i cuscinetti di supporto lineari richiedono una lubrificazione periodica e molti cuscinetti sono ora offerti con opzioni di lubrificazione "a lungo termine" o "lubrificazione a vita". L'assenza di parti mobili nel sistema di azionamento migliora anche l'affidabilità, poiché non sono presenti elementi volventi, piste di rotolamento o guarnizioni soggette a usura e che richiedono la sostituzione nel tempo.

Con qualsiasi sistema lineare, è importante considerare l'ambiente e la necessità di guarnizioni e coperture protettive. I motori lineari non fanno eccezione, poiché possono essere più difficili da racchiudere e proteggere rispetto ai tradizionali gruppi vite a sfere. In molti casi, tuttavia, purché i cuscinetti lineari siano adeguatamente sigillati per l'ambiente di lavoro, i motori lineari possono resistere a contaminazioni più aggressive rispetto alle viti a sfere.

Per i motori lineari, il fattore ambientale più critico è la temperatura. Poiché la resina epossidica utilizzata per incapsulare le bobine in un motore lineare ironless non dissipa facilmente il calore, potrebbe essere necessario un raffreddamento, ad aria forzata o ad acqua, per mantenere una temperatura di esercizio accettabile sia per il motore che per la struttura di montaggio. Alcuni produttori utilizzano resine epossidiche con elevate capacità di dissipazione del calore, ma è importante verificare la dissipazione termica del motore e l'effetto che la temperatura avrà sulla forza disponibile.

Sempre più settori e applicazioni richiedono lunghe corse, elevate velocità e un'elevata precisione di posizionamento. Sebbene molti tipi di sistemi lineari possano soddisfare due di questi tre criteri, i motori lineari sono l'unica tecnologia in grado di fornirli tutti e tre senza compromessi. Poiché la produttività e il costo totale di proprietà diventano fattori decisivi nella scelta della tecnologia, progettisti e OEM stanno acquisendo maggiore familiarità con le tecnologie dei motori lineari, contribuendo a farle passare da una "nicchia" a una diffusione diffusa, insieme a cinghie, cremagliere e persino viti a sfere.