Aqui estão algumas perguntas que engenheiros e projetistas devem fazer antes de escolher atuadores lineares.

Os projetistas que se preparam para escolher um atuador linear para um dispositivo ou máquina específica devem ter uma lista de perguntas prontas para serem feitas aos fornecedores e fabricantes desses dispositivos. Essas listas geralmente contêm FAQs (perguntas frequentes), e a maioria das empresas que vendem atuadores estão preparadas para elas. Mas esses fornecedores, em muitos casos, esperam que os potenciais compradores façam outras perguntas, talvez mais investigativas e reveladoras: as chamadas perguntas pouco frequentes (iFAQs).

Aqui estão algumas perguntas que os engenheiros devem fazer ao considerar a especificação de atuadores lineares.

P. Preciso de velocidade e precisão em longas distâncias. Que tipo de atuador devo usar?

R. Essa é uma pergunta inteligente a se fazer. Muitos engenheiros de projeto superestimam a precisão dos motores e atuadores tradicionais em longos percursos. Eles acreditam erroneamente que se o atuador funcionar bem em percursos curtos, funcionará igualmente bem em percursos longos. Embora muitos tipos de sistemas lineares atendam a dois dos três requisitos que os engenheiros normalmente desejam (longos percursos, alta velocidade e alta precisão de posicionamento), os atuadores de motores lineares são os únicos que fornecem todos os três sem comprometer. Eles são frequentemente usados ​​na fabricação de semicondutores, inspeção de produtos eletrônicos de consumo, aplicações médicas e de ciências biológicas, máquinas-ferramentas, impressão e aplicações de embalagens.

Para fornecer um pouco de conhecimento, vamos definir motores lineares. Essencialmente, um motor linear é um motor rotativo que foi desenrolado e colocado na horizontal. Permite que o motor se acople diretamente à carga linear. Em contraste, outros projetos utilizam um motor rotativo e o acoplam por meio de mecânica, o que pode introduzir folgas, perdas de eficiência e outras imprecisões. Os motores lineares também tendem a ter velocidades máximas mais altas em comparação com fusos de esferas do mesmo comprimento de percurso.

Três tipos principais de motores lineares são usados ​​hoje. O primeiro é o núcleo de ferro, que possui bobinas enroladas em dentes feitos de materiais ferrosos e envoltas em laminado. Esses motores têm a maior força por tamanho e boa transferência de calor, e geralmente são os mais baratos. No entanto, o ferro no motor leva ao aumento do torque (torque devido às interações entre os ímãs do motor), de modo que eles são frequentemente menos precisos do que o segundo tipo, motores lineares sem ferro.

Como o nome indica, os motores lineares sem ferro não possuem ferro em seu interior. O forçador é essencialmente uma placa de epóxi na qual foram inseridas bobinas de cobre firmemente enroladas. Ele desliza entre duas fileiras de ímãs frente a frente. (Isso também é conhecido como via magnética de canal U.) Uma barra espaçadora em um lado dos ímãs os conecta. As principais vantagens dos motores sem ferro são as forças de atração mais baixas e a ausência de engrenagens. Isso os torna mais precisos do que os motores de núcleo de ferro. No entanto, duas fileiras de ímãs tornam as unidades sem ferro mais caras do que as versões com núcleo de ferro. Gerenciar a transferência de calor também pode ser difícil, por isso é importante entender antecipadamente se uma aplicação específica corre o risco de superaquecimento. Os mais novos motores sem ferro apresentam bobinas sobrepostas que proporcionam mais contato superficial para dissipação de calor. Este design também permite que o motor tenha uma densidade de força maior.

O terceiro e último tipo são os motores lineares sem ranhuras, que são basicamente híbridos dos dois primeiros tipos. Um motor sem slot possui uma única fileira de ímãs como o núcleo de ferro, o que ajuda a manter seu preço mais baixo. Um backiron laminado garante uma boa transferência de calor, bem como menores forças de atração e engrenagens do que os motores com núcleo de ferro. Os motores Slotless também oferecem a vantagem de um perfil de altura mais baixo do que os sem ferro, além de seu preço mais baixo. Para os projetistas que priorizam manter os componentes em suas máquinas tão pequenos quanto possível, cada milímetro de espaço economizado pode ser crucial.

P. Como posso saber se um determinado atuador é adequado para uso em um ambiente específico?

R. Muitas vezes, os engenheiros de projeto escolhem os atuadores isoladamente e não consideram onde eles serão usados. Os atuadores lineares possuem peças móveis críticas que só funcionam corretamente nos ambientes para os quais foram projetados e fabricados. Usar um atuador linear inadequado pode causar problemas que vão desde operação inadequada até danos irreparáveis ​​ao próprio atuador. Para aplicações “sujas”, como uma ferramenta de corte que emite partículas e sucata, o atuador necessitará de vedação e blindagem para protegê-lo contra contaminantes.

Na perspectiva oposta, um atuador sem a devida proteção pode introduzir contaminação em um ambiente limpo, comprometendo a aplicação. O desgaste normal fará com que os estágios lineares gerem partículas ao longo do tempo. Salas limpas ou ambientes de vácuo são muitas vezes restritos ao uso de equipamentos que não liberem partículas, por isso é fundamental que os atuadores usados ​​nesses ambientes sejam equipados com vedações e proteções para evitar a entrada de partículas no ambiente. Alguns dispositivos mecânicos que fornecem movimento linear, como no processamento de semicondutores, movem apenas mícrons por vez, portanto, mesmo a menor quantidade de contaminação pode comprometer e arruinar uma aplicação.

Vedações e blindagens protegem componentes críticos da exposição a ambientes agressivos, permitindo que os atuadores lineares funcionem conforme foram projetados para funcionar. Para ambientes limpos, as vedações e proteções protegem o ambiente da aplicação contra possíveis contaminantes criados pelo atuador — e não pelo atuador em si. Além de vedações e blindagens, os atuadores lineares personalizados podem ser projetados com portas de pressão positiva que purgam os contaminantes dentro da unidade, mantendo o desempenho e o ciclo de vida no máximo.

Uma variedade de fatores ambientais devem ser considerados ao escolher atuadores lineares. Isso inclui temperatura ambiente, presença de umidade, exposição a produtos químicos e gases (exceto o ar ambiente), radiação, nível de pressão do ar (para aplicações executadas em vácuo), limpeza e equipamentos próximos. Por exemplo, existe algum equipamento nas proximidades que possa transferir vibrações que afetariam o desempenho do estágio linear?

A classificação de proteção de ingresso (IP) de um estágio linear, normalmente fornecida em suas especificações, indica se ele possui a proteção adequada contra ambientes específicos. As classificações IP são níveis definidos de eficácia das vedações de um gabinete contra a intrusão de corpos estranhos (poeira e sujeira) e vários níveis de umidade.

As classificações do gabinete assumem a forma “IP-“ seguida de dois dígitos. O primeiro dígito indica o grau de proteção contra peças móveis e corpos estranhos. O segundo dígito identifica o nível de proteção contra a exposição a diferentes níveis de umidade (desde gotejamentos a sprays até a submersão total).

Reservar um tempo para verificar a classificação IP de um atuador no início do processo de seleção oferece uma maneira rápida e fácil de eliminar unidades inadequadas para o ambiente. Por exemplo, um atuador com classificação IP30 não oferece proteção contra umidade, mas impede a entrada de objetos do tamanho de um dedo. Se a proteção contra umidade for essencial, procure um atuador com classificação mais alta, como IP54, que protege contra poeira e respingos de água. Atuadores sem proteção contra intrusão ou umidade, entretanto, podem oferecer alternativas econômicas para ambientes onde os contaminantes não são uma preocupação.