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Mentre i motori lineari senza ironia sono stati utilizzati in applicazioni a semiconduttore ed elettroniche per più di un decennio, sono ancora visti da molti designer e OEM come prodotti "di nicchia". Ma la percezione dei motori lineari come una soluzione costosa per applicazioni uniche sta lentamente cambiando, poiché più industrie li stanno adottando come sostituti per le viti a sfera nelle applicazioni di imballaggio, assemblaggio e caricamento parziale. E mentre il costo della tecnologia motoria lineare è diminuito nell'ultimo decennio, la scelta tra un motore lineare e una vite a sfera deve tenere conto sia dei requisiti di prestazione dell'applicazione che del costo totale di proprietà per la 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 sfera 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 stazionaria (anche chiamata secondaria) e lo statore diventa la parte in movimento (chiamata anche primaria o forcer), con bobine incapsulate da epossidico. Il vantaggio più riconosciuto dei motori lineari è l'assenza di parti in movimento, che consente loro di ottenere una precisione e una ripetibilità di posizionamento molto più elevate rispetto alle viti a sfera. Un altro vantaggio nella precisione del posizionamento è fornito dall'encoder. Mentre le viti a sfera in genere utilizzano un encoder rotante montato sul motore per il posizionamento del feedback, i motori lineari utilizzano una scala lineare magnetica o ottica per il feedback della posizione. La scala lineare misura la posizione al carico, che fornisce una lettura più accurata della posizione effettiva. Per applicazioni ad alta precisione, questo feedback di posizione più accurato può significare la differenza tra una parte che soddisfa le specifiche e una che richiede rielaborazioni o scarti.

Motore lineare rotante

In un precedente articolo, abbiamo discusso del compromesso tra velocità e distanza di viaggio nelle applicazioni a vite a sfera. Questa è un'altra area in cui i motori lineari offrono un vantaggio. La lunghezza di viaggio consentita dei motori lineari è teoricamente illimitata, con altri componenti del sistema - cuscinetti lineari, gestione dei cavi e encoder - che determinano il viaggio massimo. Allo stesso modo, la velocità massima e l'accelerazione dei motori lineari sono molto più alti di quelli delle viti a sfere, con valutazioni tipiche fino a 10 m/s di accelerazione e 10 g, purché altri componenti del sistema siano dimensionati correttamente per soddisfare queste specifiche. Nonostante i limiti imposti da altri componenti del sistema, i motori lineari superano ancora le viti a sfera in applicazioni che richiedono sia una lunga lunghezza di viaggio che un'alta velocità. Hanno anche il vantaggio di consentire carrozze guidate in modo indipendente (primarie) nella stessa parte secondaria. Ciò è particolarmente utile in alcune applicazioni di imballaggio, in cui il materiale da confezionare deve essere compresso prima di inserirlo nel mezzo di imballaggio (pensa ai pannolini confezionati all'interno di una borsa poli).

Costo totale dei fattori di proprietà

La manutenzione e l'affidabilità sono criteri importanti nell'analisi totale del costo della proprietà e i motori lineari offrono diversi vantaggi nella vita del sistema. Innanzitutto, poiché non contengono parti mobili meccaniche, i motori lineari stessi non richiedono manutenzione. Solo i cuscinetti di supporto lineare richiedono lubrificazione periodica e molti cuscinetti sono ora offerti con lubrificazione a "lungo termine" o opzioni "lubrificate per la vita". L'assenza di parti in movimento nel sistema di azionamento migliora anche l'affidabilità, in quanto non vi sono elementi di rotolamento, cuscinetti o sigilli che si indossano e richiede la sostituzione nel tempo.

Con qualsiasi sistema lineare, è importante considerare l'ambiente e la necessità di sigilli e coperture protettive. I motori lineari non fanno eccezione, in quanto possono essere più difficili da racchiudere e proteggere rispetto ai tradizionali gruppi di viti a sfere. In molti casi, tuttavia, fintanto che i cuscinetti lineari sono adeguatamente sigillati per l'ambiente di lavoro, i motori lineari possono resistere alla contaminazione più aggressiva rispetto alle viti a sfera.

Per i motori lineari, il fattore ambientale più critico è la temperatura. Poiché l'epossidica usata per incapsulare le bobine in un motore lineare senza ferro non dissipa prontamente il calore, potrebbe essere necessario un raffreddamento - tramite aria forzata o acqua - per mantenere una temperatura operativa accettabile sia per il motore che per la struttura di montaggio. Alcuni produttori utilizzano epossidici con elevate capacità di dissipazione del calore, ma è importante controllare la dissipazione termica del motore e l'effetto che la temperatura avrà sulla forza disponibile del motore.

Più industrie e applicazioni richiedono lunghe lunghe lunghe viaggi, velocità elevate e precisione di posizionamento elevato. Mentre molti tipi di sistemi lineari possono soddisfare due di questi tre criteri, i motori lineari sono l'unica tecnologia in grado di fornire tutti e tre senza compromessi. Man mano che il throughput e il costo totale di proprietà diventano i fattori decisivi nella selezione della tecnologia, i progettisti e gli OEM stanno diventando più familiari con le tecnologie motorie lineari e li aiutano a passare dalla "nicchia" allo stato tradizionale, insieme a cinture, rack e pignoni e persino viti a sfera.