מנועים לינאריים מספקים תפוקה מעולה, ולכן מצטיינים בציוד רפואי, אוטומציה תעשייתית, אריזה וייצור מוליכים למחצה. יתרה מכך, מנועים ליניאריים חדשים נותנים מענה לעלות, לחום ולמורכבות האינטגרציה של גרסאות מוקדמות. לסקירה, מנועים ליניאריים כוללים סליל (חלק ראשי או כוחני) ופלטפורמה נייחת הנקראת לפעמים פלטה או משנית. תתי-סוגים יש בשפע, אבל השניים הנפוצים ביותר לאוטומציה הם מנועים ליניאריים ללא מברשת ומנועי ברזל.

מנועים לינאריים בדרך כלל עולים על כוננים מכניים. יש להם אורכים בלתי מוגבלים. ללא הגמישות והגב של הגדרות מכניות, הדיוק והחזרה גבוהים ונשארים כך לאורך חיי המכונה. למעשה, רק מיסבי הכוונה של מנוע ליניארי זקוקים לתחזוקה; כל שאר רכיבי המשנה נטולי שחיקה.

איפה מנועים ליניאריים של ליבת הברזל מצטיינים
למנועים ליניאריים של Ironcore יש סלילים ראשוניים סביב ליבת ברזל. המשני הוא בדרך כלל מסלול מגנט נייח. מנועים ליניאריים של Ironcore פועלים היטב בהזרקה, מכונות כלי עבודה ומכונות עיתונות מכיוון שהם מפיקים כוח רציף גבוה. אזהרה אחת היא שמנועים לינאריים של ליבת הברזל יכולים לנתב גלגל שיניים, מכיוון שהמשיכה המגנטית של המשני על הראשוני משתנה כאשר הוא חוצה את מסלול המגנט. כוח המעצר אשם כאן. היצרנים מטפלים בגלגלי שיניים בכמה דרכים, אבל זה בעייתי כאשר משיכות חלקות הן המטרה העיקרית.

למרות זאת, יש בשפע יתרונות מוטוריים ליניאריים. צימוד מגנטי חזק יותר (בין ליבת ברזל למגנטי סטטור) גורם לצפיפות כוח גבוהה. אז, למנועי ליבה ליניאריים יש תפוקת כוח גבוהה יותר מאשר מנועים ליניאריים ללא ברזל דומים. בנוסף, מנועים אלה מפזרים הרבה חום מכיוון שליבת הברזל משילה חום שנוצר בסליל במהלך הפעולה - ומפחיתה את ההתנגדות התרמית של סליל לסביבה טוב יותר מאשר מנועים ללא ברזל. לבסוף, המנועים הללו קלים לשילוב מכיוון שהכוח והסטטור פונים ישירות זה לזה.

מנועים לינאריים ללא ברזל לתנועות מהירות
למנועים ליניאריים חסרי ברזל אין ברזל בראש, ולכן הם קלים יותר כדי להפיק תנועה דינמית יותר. הסלילים משובצים בצלחת אפוקסי. לרוב המנועים הליניאריים ללא ברזל יש מסלולים בצורת U המרופדים על המשטחים הפנימיים במגנטים. הצטברות חום יכולה להגביל את כוחות הדחף לפחות מאלה של מנועי ליבת ברזל דומים, אך חלק מהיצרנים מטפלים בבעיה זו באמצעות ערוץ חדשני וגיאומטריה ראשונית.

זמני שקיעה קצרים מגבירים עוד יותר את הדינמיקה של מנועים ליניאריים ללא ברזל כדי לבצע מהלכים מהירים ומדויקים. אין כוחות משיכה מובנים בין הראשוני והמשני אומר שגם מנועים ליניאריים ללא ברזל קלים יותר להרכבה מאשר מנועי ליבת ברזל. בנוסף, מיסבי התמיכה שלהם אינם נתונים לכוחות מגנטיים, ולכן בדרך כלל מחזיקים מעמד זמן רב יותר.

שימו לב שלמנועים ליניאריים יש בעיות בצירים אנכיים ובסביבות קשות. הסיבה לכך היא שללא מעט בלימה או משקל נגד, מנועים ליניאריים (שהם מטבעם ללא מגע) מאפשרים לעומסים ליפול במהלך מצבי כיבוי.

בנוסף, חלק מהסביבות הקשות עלולות ליצור אבק ושבבים הנדבקים למנועים ליניאריים, במיוחד בפעולות עיבוד של חלקי מתכת. כאן, מנועים ליניאריים של ליבת הברזל (והמסילה המלאה במגנטים) הם הפגיעים ביותר. חלק מהמפעילים משלבים מנועים לינאריים נטולי ברזל ועיצוב אטום לאבק לעבודה בסביבות כאלה. זה האחרון מבטל את הבעיות הקשורות למפוח המגן באופן מסורתי על צירים ליניאריים.

מתי לבחור מפעילים משולבים עם מנוע ליניארי
אופי ההנעה הישירה של מפעילי מנוע ליניארי מגביר את הפרודוקטיביות ואת הדינמיקה של המערכת עבור אינספור יישומים תעשייתיים. חלק מהמפעילים המבוססים על מנועים ליניאריים כוללים גם מקודדים למשוב מיקום... כדי להפוך מנועים ליניאריים לקלים לשימוש, אפילו בהשוואה למערכות מבוססות חגורה ובורג כדור. חלק מהמפעילים הללו משלבים היטב את המנוע הליניארי, המדריך והמקודד האופטי (או המגנטי) כדי להגביר עוד יותר את צפיפות ההספק.

המקודד בחלק מהמפעילים מותקן בצורה אופקית ולכן מיקומו אינו מושפע מפגיעה חיצונית. חלק מהסדרים כאלה יכולים להגיע ל-6 מ'/שניה עם האצה ל-60 מ'/שנייה2 באמצעות כניסת 230Vac. מודולים עם נסיעה העולה על שני מטרים אפשריים. ההיצע הסטנדרטי כולל בדרך כלל מקודד מגנטי עבור משוב מיקום, אם כי מקודדים אופטיים זמינים לדיוק גבוה יותר. אפשרויות אחרות כוללות הגדרות מרובות סליידרים כמו גם מערכות XY ו-Gantry מלאות.

בהשוואה למודולים מסורתיים של בורג כדורי, מפעילים מבוססי מנוע ליניארי מציעים דיוק ומהירות טובים יותר - אפילו בתנאי פלט דחף רבים - הודות לנהיגה ישירה. אינטגרציה הדוקה יותר גם מגבירה את הפרודוקטיביות והאמינות. כמה מפעילים כאלה כוללים את המנוע הליניארי עצמו, בסיס ומוביל לינארי רחב התומכים במחוון אלומיניום וקנה מידה אופטי למשוב מיקום. כאשר המנוע הליניארי נטול ברזל, הוא יכול להתאים עם מחוון אלומיניום כדי ליצור עיצוב קל משקל המאיץ במהירות.

כמה מפעילי מנוע ליניארי קומפקטי כוללים גם סליידרים עם רפידות סיכה מובנות לשימון ידידותי לסביבה. כאן, קצוות הראנר-בלוק מתאפיינים במזרקי שומן אטומים הרמטית כדי לספק סיכה של מסלול המרוצים באמצעות מחזור כדורי פלדה. במקרים מסוימים, רפידות סיכה אופציונליות מוסיפות שימון לפעולה לטווח ארוך עם פחות תחזוקה, במיוחד בצירים שעושים מהלומות קצרות.

מנועים לינאריים חסרי ברזל בתוך חלק מהמפעילים גם אינם מציגים גלגלי שיניים, כך שהציר יכול לבצע מהלכים יציבים כאשר הוא נע לאט או במהירות. עם עיצובים מסוימים, יכולת החזרה עם מקודד ליניארי אופטי היא 2 מ"מ. מפעילים מסוימים זמינים אפילו במהלכים של 152 עד 1,490 מ"מ עם ישרות של 6 עד 30 מ"מ.

דוגמה מיוחדת: יישומי חדר נקי
אפשרות אחרונה שמתאימה במיוחד ליישומים עם מהלומות קצרות וקצבי מחזור גבוהים הם מפעילי מנוע ליניאריים שבהם החלקים הנעים הם המגנטים והמסילה. כאן, אין בעיות עם הזזת כבלים הגורמת לניתוקים. גם אין בעיות עם סביבות מאובקות. למעשה, המפעילים עובדים היטב בסביבות ואקום ובחדרים נקיים. הסיבה לכך היא שהסלילים קבועים, כך שהחום מתפזר בקלות למבני הרכבה. חלק ממפעילי המנוע ליניאריים כאלה מפיקים כוח רציף ל-94.2 או 188.3 N וכוח שיא ל-242.1 או 484.2 N - מקבלים זרם רציף של 3.5, 7 או 14 A, תלוי בגרסה. משיכות מגיעות ל-430 מ"מ.

פרמטרים לציון שלבי מנוע ליניארי
בעת ציון מפעילים או שלבים המבוססים על מנועים לינאריים, שקול את הקריטריונים הבאים עבור כל חלק מפרופיל התנועה של העיצוב:

• מהו מצב התנועה הידוע?
• מהי מסת העומס, מסת המערכת, מהלך אפקטיבי, זמן תנועה וזמן שהייה?
• מה מצב הכונן, מתח המוצא המרבי, זרם רציף ושיא?
• איזה סוג של רזולוציית מקודד צריכה ההגדרה? האם זה צריך להיות אנלוגי או דיגיטלי?
• לאיזו סביבת עבודה יעבוד המפעיל או הבמה? מה תהיה טמפרטורת החדר? האם המכונה תהיה נתונה לתנאי אבק או חדר נקי?
• מהן דרישות האפליקציה לדיוק תנועה ודיוק מיקום?
• האם מפעיל המנוע הליניארי או הבמה ינועו עומסים אופקית, אנכית או בזווית? האם ההתקנה תתחבר לקיר? האם זה כפוף לאילוצי מקום?

מענה על שאלות אלו יעזור למהנדסי תכנון לזהות את האיטרציה המותאמת ביותר למנוע הליניארי עבור מנגנון נתון.