I motori e gli attuatori lineari sono ora competitivi in ​​termini di costi con viti a sfere e azionamenti a cinghia e offrono un'agilità e una larghezza di banda nettamente superiori per applicazioni di posizionamento avanzate. Nuovi micromotori e attuatori stanno contribuendo ad automatizzare le attività non precedentemente fattibili. Le unità lineari dirette stanno sempre più sostituendo i cilindri pneumatici servi-controllati, contribuendo l'affidabilità e la controllabilità, liberi dal costo, dal rumore e dalla manutenzione dei compressori d'aria.

Drivato dai requisiti dell'industria dei semiconduttori, i produttori di motori lineari hanno aumentato costantemente precisione, prezzi ridotti, sviluppato più tipi di motori e integrazione semplificata nelle apparecchiature di automazione. I moderni motori lineari offrono un'accelerazione di picco di 20 g e 10 metri/seconda velocità, forniscono agilità dinamica senza pari, minimizzano la manutenzione e moltiplicano il tempo di attività. Si sono spostati oltre l'uso specializzato nel settore dei semiconduttori per fornire prestazioni avanzate negli host di applicazioni.

Con dieci volte la velocità e la durata operativa delle viti a sfera, la tecnologia lineare di guida diretta è spesso l'unica soluzione per l'automazione che migliora la produttività.

Superiorità dinamica

Le prestazioni dinamiche dei meccanismi di posizionamento convenzionali sono limitate da viti di piombo, treni per ingranaggi, unità a cinghia e giunti flessibili, che producono isteresi, contraccolpo e usura. Allo stesso modo, gli attuatori pneumatici soffrono di massa del pistone e attrito del cilindro del pistone, nonché di compressibilità dell'aria, che produce complessità del servo controllo. I motori e gli attuatori lineari hanno liberato la massa e l'inerzia dei posizionatori convenzionali e liberati da questi limiti fondamentali, forniscono una rigidità dinamica ineguagliata.

La creazione di forze di guida diretta consente a motori e attuatori lineari di ottenere una larghezza di banda a circuito chiuso non disponibile con meccanismi di posizionamento alternativi. Il motore e l'attuatore sono in grado di sfruttare appieno i controller moderni. Questi controller sono sintonizzati per un funzionamento ad alto aumento, raggiungendo un ampio controllo della larghezza di banda, un rapido assestamento e un rapido recupero da disturbi transitori.

I motori e gli attuatori lineari eccellono nel realizzare mosse di distanza millimetri che operano nella zona di attrito statico. La loro bassa massa e un attrito statico minimo minimizza la forza di azionamento necessaria per iniziare il viaggio e semplificare l'attività del sistema di controllo nel prevenire il superamento durante l'arresto. Questi attributi consentono ai motori e agli attuatori di azionamento diretto di scansionare le diapositive per microscopi, ad esempio, e tracciare le posizioni XY di artefatti a soli millimetri.

Le applicazioni che richiedono un movimento ripetitivo rapido possono sfruttare l'elevata larghezza di banda dell'attuatore lineare per raddoppiare il throughput di azionamenti a sfere o a cinghia. Le macchine che tagliano i rotoli di materiale a lunghezza (carta, plastica, persino pannolini) massimizzano la produttività operando senza interrompere il flusso del materiale. Per tagliare al volo, tali macchine accelerano la lama di taglio per sincronizzare con il flusso del materiale, viaggiare a velocità del materiale nella posizione di taglio e quindi iniziare il taglio. Dopo aver tagliato, la lama viene restituita al suo punto di partenza per attendere il prossimo ciclo di taglio di andata e ritorno.

Tipi di motore lineari

Sono disponibili tre configurazioni di motori lineari di base: letto piatto, canali a U e motori tubolari. Ogni motore ha benefici e limitazioni intrinseci.

I motori a letti piatti, offrendo mentre offrono viaggi illimitati e una forza di guida più alta, esercitano un'attrazione magnetica considerevole e indesiderata tra il carico che trasportava forcer e la pista permanente del magnete del motore. Questa forza di attrazione richiede cuscinetti che supportano il carico extra.

Il motore a canale U, con il suo nucleo senza ferro, ha una bassa inerzia, quindi la massima agilità. Tuttavia, il carico di Forcer che trasporta le bobine magnetiche viaggiano in profondità all'interno del telaio del canale U, limitando la rimozione del calore.

I motori lineari tubolari sono robusti, termicamente efficienti e i più semplici da installare. Forniscono sostituzioni di drop-in per i posizionatori di vite a sfera e pneumatici. I magneti permanenti del motore tubolare sono racchiusi in un tubo in acciaio inossidabile (asta di spinta), che è supportato su entrambe le estremità. Senza ulteriore supporto dell'asta di spinta, il viaggio di carico è limitato a 2-3 metri, a seconda del diametro della canna di spinta.

Di tutti e tre i tipi di motori, i motori tubolari sono meglio attrezzati per l'uso industriale tradizionale. I motori lineari tubolari hanno guadagnato profondi benefici da un'innovazione di ingegneria fondamentale. I motori lineari di Copley Controls sostituiscono il tradizionale encoder lineare esterno con sensori di sala integrali. Un circuito magnetico brevettato consente ai sensori di effetto sala di ottenere un miglioramento quasi dieci volte della risoluzione e della ripetibilità.

Poiché gli encoder lineari possono costare quasi quanto il motore lineare stesso, eliminarli è una riduzione dei costi. Ciò semplifica anche l'integrazione del motore lineare nei sistemi di automazione, in quanto non esiste un coder pinky da supportare e allineare. Altri benefici includono robustezza, affidabilità e libertà dalla necessità di un encoder di ambienti protetti.

I motori lineari tubolari possono essere trasformati in potenti attuatori lineari diretti versatili. In un'incarnazione dell'attuatore, il forcer rimane stazionario (imbullonato al telaio della macchina), mentre l'asta di spinta del posizionamento del carico viaggia a basso attrito, cuscinetti senza lubrificazione montati all'interno del forcer. Oltre a sovraperformare le viti a sfera e le unità a cinghia, l'attuatore lineare è un'alternativa a più prestazioni ai sistemi di posizionamento servo-pneumatica programmabili.

I motori lineari tubolari si prestano alla produttività che raddoppia le applicazioni con due forze indipendenti che operano su un'unica asta di spinta. Ogni Forcer ha il suo servo drive e può viaggiare completamente indipendente dall'altro. Uno Forcer può quindi caricare, ad esempio, mentre gli altri scaricano. La tecnica può raddoppiare il throughping sollevando gli oggetti due alla volta da un trasportatore in viaggio rapido e posizionarli con precisione su un secondo trasportatore.

Allo stesso modo, più forze che operano su una singola canna di spinta possono raddoppiare, triplicare o persino la forza di trasmissione quadrupla. Le forze possono essere gestite da un singolo controller.

Il forcer trasportatore di carico lineare per carico su cuscinetti a binario singolo di lunga durata. Al contrario, i meccanismi di conversione da rotazione a lineare a sfera implicano ulteriori fonti di usura che degradano le prestazioni e abbreviano la vita.

L'asta di spinta dell'attuatore lineare scivola su cuscinetti di lunga durata e senza lubrificazione montati nel forcer. Questa intrinseca semplicità consente all'attuatore di fornire 10 milioni di cicli operativi. I cuscinetti dell'attuatore sono autoallineate, facilitando l'installazione. L'attuatore Drive Force viene applicata direttamente all'asta di spinta, migliorando l'accelerazione e la reattività.

Con l'encoder esterno sostituito da un sensore a stato solido integrato nel Forcer, i motori e gli attuatori di guida diretti diventano dispositivi a due componenti molto semplici. La canna da forcer e di spinta sono entrambi componenti intrinsecamente molto robusti, che consentono al motore e all'attuatore di conformarsi alle valutazioni internazionali di lavaggio IP67.

L'assenza di ingranaggi di macinazione e la vite del piombo ronzante dà motori lineari e attuatori la qualifica sempre più vitale del funzionamento a basso rumore. L'OSHA sta seguendo la vicina ai talloni dei codici industriali europei, che pongono regole sempre più rigorose sul rumore del luogo di lavoro. L'operazione tranquilla è già fondamentale in ambienti di laboratorio e ospedaliero; Questa preoccupazione diventerà sempre più diffusa poiché l'OSHA estende la sua sentenza ad altri ambienti di produzione.