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

Projetistas que se preparam para escolher um atuador linear para um dispositivo ou máquina específica devem ter uma lista de perguntas pronta para fazer aos fornecedores e fabricantes desses dispositivos. Essas listas geralmente contêm FAQs (perguntas frequentes), e a maioria das empresas que vendem atuadores está preparada 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 especificar atuadores lineares.

P. Preciso de velocidade e precisão em um comprimento longo. Que tipo de atuador devo usar?

R. Essa é uma pergunta inteligente. Muitos engenheiros de projeto superestimam a precisão de motores e atuadores tradicionais em percursos longos. Eles acreditam erroneamente que, se o atuador funciona 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 (percursos longos, alta velocidade e alta precisão de posicionamento), os atuadores de motores lineares são os únicos que atendem aos três requisitos sem comprometer a precisão. Eles são frequentemente utilizados na fabricação de semicondutores, inspeção de eletrônicos de consumo, aplicações médicas e de ciências biológicas, máquinas-ferramentas, impressão e aplicações de embalagem.

Para contextualizar um pouco, vamos definir motores lineares. Essencialmente, um motor linear é um motor rotativo que foi desenrolado e disposto em uma superfície plana. Ele permite que o motor se acople diretamente à carga linear. Em contraste, outros projetos utilizam um motor rotativo e o acoplam por meio de mecanismos mecânicos, o que pode introduzir folgas, perdas de eficiência e outras imprecisões. Motores lineares também tendem a ter velocidades máximas mais altas em comparação com fusos de esferas com o mesmo curso.

Três tipos principais de motores lineares são utilizados atualmente. O primeiro é o de núcleo de ferro, que possui bobinas enroladas em dentes feitos de materiais ferrosos e envoltos em laminado. Esses motores apresentam a maior força por tamanho e boa transferência de calor, sendo geralmente os mais baratos. No entanto, o ferro no motor leva a um aumento do cogging (torque devido às interações entre os ímãs do motor), por isso costumam ser um pouco menos precisos do que o segundo tipo, os motores lineares sem ferro.

Como o nome indica, os motores lineares sem ferro não possuem ferro em seu interior. A força é essencialmente uma placa de epóxi na qual bobinas de cobre firmemente enroladas foram inseridas. Ela desliza entre duas fileiras de ímãs voltadas uma para a outra. (Isso também é conhecido como via magnética de canal em U.) Uma barra espaçadora em um dos lados dos ímãs os conecta. As principais vantagens dos motores sem ferro são forças atrativas menores e ausência de engrenagens. Isso os torna mais precisos do que os motores com 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 motores sem ferro mais recentes apresentam bobinas sobrepostas que fornecem mais contato de superfície para dissipação de calor. Esse 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 ranhuras possui uma única fileira de ímãs, como o motor com núcleo de ferro, o que ajuda a manter seu preço mais baixo. Um ferro laminado garante boa transferência de calor, bem como forças de atração e engrenagens menores do que os motores com núcleo de ferro. Os motores sem ranhuras também oferecem a vantagem de um perfil de altura menor do que os motores sem ferro, além do preço mais baixo. Para projetistas que priorizam manter os componentes em suas máquinas o menor tamanho 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. Com muita frequência, engenheiros de projeto escolhem atuadores isoladamente e não consideram onde eles serão utilizados. Atuadores lineares possuem peças móveis críticas que só funcionam corretamente em ambientes para os quais foram projetados e fabricados. O uso de 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 lança partículas e sucata, o atuador precisará de vedação e blindagem para protegê-lo de contaminantes.

Por outro lado, um atuador sem a proteção adequada 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 geralmente são restritos ao uso de equipamentos que não liberam partículas, portanto, é fundamental que os atuadores utilizados nesses ambientes sejam equipados com vedações e blindagens para impedir a entrada de partículas no ambiente. Alguns dispositivos mecânicos que proporcionam movimento linear, como no processamento de semicondutores, movem-se apenas micrômetros 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 operem conforme projetado. Para ambientes limpos, as vedações e blindagens protegem o ambiente da aplicação contra possíveis contaminantes criados pelo atuador — e não o atuador em si. Além das vedações e blindagens, atuadores lineares personalizados podem ser projetados com portas de pressão positiva que purgam os contaminantes de dentro da unidade, mantendo o desempenho e a vida útil ao máximo.

Uma variedade de fatores ambientais deve ser considerada na escolha de atuadores lineares. Estes incluem a temperatura ambiente, a presença de umidade, a exposição a produtos químicos e gases (além do ar ambiente), radiação, o nível de pressão do ar (para aplicações realizadas 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 Entrada (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.

A classificação do gabinete é feita por "IP-" seguido de dois dígitos. O primeiro dígito indica o grau de proteção contra partes móveis e corpos estranhos. O segundo dígito identifica o nível de proteção contra exposição a diferentes níveis de umidade (de gotejamentos a respingos e 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 mantém objetos do tamanho de um dedo afastados. 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, no entanto, podem oferecer alternativas econômicas para ambientes onde contaminantes não são uma preocupação.