L'applicazione economicamente vantaggiosa per il tuo progetto.

Sebbene i motori lineari senza nucleo di ferro siano utilizzati in applicazioni per semiconduttori ed elettronica 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 ricircolo di sfere in applicazioni di confezionamento, assemblaggio e carico di 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 ricircolo di sfere deve tenere conto sia dei requisiti prestazionali dell'applicazione sia del costo totale di proprietà durante l'intero ciclo di vita della macchina o del sistema. Di seguito sono riportati alcuni dei parametri chiave da considerare quando si confrontano e si sceglie tra viti a ricircolo di sfere e motori lineari.

Dove i motori lineari eccellono

Un motore lineare è essenzialmente un servomotore "srotolato", in cui il rotore con magneti permanenti diventa la parte fissa (chiamata anche secondaria) e lo statore diventa la parte mobile (chiamata anche primaria o forzante), con le 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 e una ripetibilità di posizionamento molto superiori rispetto alle viti a ricircolo di sfere. Un ulteriore vantaggio in termini di precisione di posizionamento è fornito dall'encoder. Mentre le viti a ricircolo di sfere utilizzano in genere un encoder rotativo montato sul motore per il feedback di posizione, i motori lineari utilizzano una scala lineare magnetica o ottica. La scala lineare misura la posizione sul carico, fornendo una lettura più accurata della posizione effettiva. Per applicazioni che richiedono un'elevatissima precisione, questo feedback di posizione più accurato può fare la differenza tra un pezzo conforme alle specifiche e uno che richiede rilavorazione o scarto.

Motore lineare rotativo

In un precedente articolo, abbiamo discusso del compromesso tra velocità e corsa nelle applicazioni con viti a ricircolo di sfere. Anche in questo ambito i motori lineari offrono un vantaggio. La corsa consentita dei motori lineari è teoricamente illimitata, con altri componenti del sistema – cuscinetti lineari, gestione dei cavi ed encoder – che ne determinano la corsa massima. Analogamente, la velocità e l'accelerazione massime dei motori lineari sono molto superiori a quelle delle viti a ricircolo di 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 dagli altri componenti del sistema, i motori lineari superano ancora le prestazioni delle viti a ricircolo di sfere nelle applicazioni che richiedono sia una lunga corsa che un'elevata velocità. Hanno anche il vantaggio di consentire l'azionamento indipendente dei carrelli (primari) sulla stessa parte secondaria. Ciò è particolarmente utile in alcune applicazioni di confezionamento, dove il materiale da confezionare deve essere compresso prima di essere inserito nel supporto di imballaggio (si pensi ai pannolini confezionati in un sacchetto di plastica).

Fattori relativi al costo totale di proprietà

La manutenzione e l'affidabilità sono criteri importanti nell'analisi del costo totale di proprietà e i motori lineari offrono numerosi vantaggi durante 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 necessitano di lubrificazione periodica e molti cuscinetti sono ora disponibili con opzioni di lubrificazione "a lungo termine" o "lubrificati a vita". L'assenza di parti in movimento nel sistema di azionamento migliora anche l'affidabilità, poiché non vi sono elementi volventi, piste di rotolamento o guarnizioni che si usurano e richiedono la sostituzione nel tempo.

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

Per i motori lineari, il fattore ambientale più critico è la temperatura. Poiché la resina epossidica utilizzata per incapsulare gli avvolgimenti in un motore lineare senza nucleo di ferro non dissipa facilmente il calore, potrebbe essere necessario un sistema di raffreddamento, tramite aria forzata o 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, alte 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 stanno diventando i 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 capillare, al pari di cinghie, cremagliere e pignoni e persino viti a ricircolo di sfere.