Вот несколько вопросов, которые следует задать инженерам и конструкторам перед выбором линейных приводов.

Проектировщики, готовящиеся выбрать линейный привод для конкретного устройства или машины, должны иметь список вопросов, которые они готовы задать поставщикам и производителям этих устройств. Эти списки обычно содержат FAQ (часто задаваемые вопросы), и большинство фирм, продающих приводы, готовы к ним. Но эти поставщики во многих случаях ожидают, что потенциальные покупатели будут задавать другие, возможно, более прощупывающие и показательные вопросы: так называемые нечасто задаваемые вопросы (iFAQ).

Вот пара вопросов, которые следует задать инженерам при выборе линейных приводов.

В. Мне нужна скорость и точность на большой длине. Какой тип привода мне следует использовать?

A. Это умный вопрос. Многие инженеры-конструкторы переоценивают точность традиционных двигателей и приводов при длительных пробегах. Они ошибочно полагают, что если привод хорошо работает при коротких пробегах, он будет работать так же хорошо и при длинных. Хотя многие типы линейных систем отвечают двум из трех требований, которые обычно требуются инженерам (большие длины хода, высокая скорость и высокая точность позиционирования), линейные приводы двигателей — единственные, которые обеспечивают все три без компромиссов. Они часто используются в производстве полупроводников, проверке бытовой электроники, медицинских и биологических приложениях, станках, печати и упаковочных приложениях.

Чтобы немного рассказать об этом, давайте дадим определение линейным двигателям. По сути, линейный двигатель — это роторный двигатель, который был развернут и разложен на плоскости. Это позволяет двигателю напрямую соединяться с линейной нагрузкой. Напротив, другие конструкции используют роторный двигатель и соединяют его через механику, что может привести к люфту, потерям эффективности и другим неточностям. Линейные двигатели также, как правило, имеют более высокие максимальные скорости по сравнению с шариковыми винтами той же длины хода.

Сегодня используются три основных типа линейных двигателей. Первый — это двигатели с железным сердечником, в котором катушки намотаны вокруг зубцов из черных металлов и обернуты ламинатом. Эти двигатели имеют самую высокую силу на размер и хорошую теплопередачу, и, как правило, являются наименее дорогими. Однако железо в двигателе приводит к увеличению зубцов (крутящего момента из-за взаимодействия между магнитами двигателя), поэтому они часто несколько менее точны, чем второй тип — линейные двигатели без железа.

Как следует из названия, линейные двигатели без сердечника не содержат железа внутри. По сути, сердечник представляет собой эпоксидную пластину, в которую вставлены плотно намотанные медные катушки. Он скользит между двумя рядами магнитов, обращенных друг к другу. (Это также известно как U-образный магнитный путь.) Распорная планка с одной стороны магнитов соединяет их вместе. Главными преимуществами двигателей без сердечника являются более низкие силы притяжения и отсутствие зубчатых зацеплений. Это делает их более точными, чем двигатели с железным сердечником. Однако два ряда магнитов делают устройства без сердечника более дорогими, чем версии с железным сердечником. Управление теплопередачей также может быть сложным, поэтому важно заранее понять, будет ли конкретное применение подвергаться риску перегрева. Новейшие двигатели без сердечника имеют перекрывающиеся катушки, которые обеспечивают больший поверхностный контакт для рассеивания тепла. Такая конструкция также позволяет двигателю иметь более высокую плотность силы.

Третий и последний тип — это линейные двигатели без пазов, которые по сути являются гибридами первых двух типов. Двигатель без пазов имеет один ряд магнитов, как и железный сердечник, что помогает снизить его цену. Ламинированный задний сердечник обеспечивает хорошую теплопередачу, а также меньшие силы притяжения и зубчатое зацепление, чем двигатели с железным сердечником. Двигатели без пазов также предлагают преимущество более низкого профиля высоты, чем без пазов, в дополнение к их более низкой цене. Для конструкторов, которые в первую очередь стремятся к тому, чтобы компоненты в их машинах были как можно меньше, каждый миллиметр сэкономленного пространства может иметь решающее значение.

В. Как узнать, подходит ли данный привод для использования в конкретной среде?

A. Слишком часто инженеры-конструкторы выбирают приводы изолированно и не учитывают, где они будут использоваться. Линейные приводы имеют критически важные подвижные части, которые работают правильно только в тех средах, для которых они были спроектированы и изготовлены. Использование неподходящего линейного привода может вызвать проблемы, начиная от неправильной работы и заканчивая непоправимым повреждением самого привода. Для «грязных» применений, таких как режущий инструмент, который выбрасывает частицы и лом, приводу потребуется герметизация и экранирование для защиты от загрязнений.

С другой стороны, привод без надлежащей защиты может вносить загрязнения в чистую среду, ставя под угрозу применение. Обычный износ приведет к тому, что линейные ступени будут со временем генерировать частицы. Чистые помещения или вакуумные среды часто ограничиваются использованием оборудования, которое не выделяет никаких частиц, поэтому для приводов, используемых в этих средах, критически важно, чтобы они были оснащены уплотнениями и экранами для предотвращения попадания частиц в окружающую среду. Некоторые механические устройства, обеспечивающие линейное движение, например, при обработке полупроводников, перемещают только микроны за раз, поэтому даже наименьшее количество загрязнения может поставить под угрозу и испортить применение.

Уплотнения и экраны защищают критически важные компоненты от воздействия суровых условий, позволяя линейным приводам работать так, как они были разработаны. Для чистых сред уплотнения и экраны защищают среду применения от возможных загрязнений, создаваемых приводом, а не самим приводом. В дополнение к уплотнениям и экранам, индивидуальные линейные приводы могут быть спроектированы с портами положительного давления, которые удаляют загрязнения внутри устройства, поддерживая производительность и жизненный цикл на максимуме.

При выборе линейных приводов необходимо учитывать множество факторов окружающей среды. К ним относятся температура окружающей среды, наличие влаги, воздействие химикатов и газов (кроме комнатного воздуха), радиация, уровень давления воздуха (для приложений, которые выполняются в вакууме), чистота и близлежащее оборудование. Например, есть ли поблизости оборудование, которое может передавать вибрации, которые могут повлиять на производительность линейного привода?

Степень защиты от проникновения (IP) линейной ступени, которая обычно указывается в ее технических характеристиках, указывает, имеет ли она надлежащую защиту от определенных сред. Степень защиты IP — это определенные уровни эффективности уплотнений корпуса против проникновения посторонних тел (пыли и грязи) и различных уровней влажности.

Степень защиты корпуса обозначается буквой «IP-», за которой следуют две цифры. Первая цифра указывает степень защиты от движущихся частей и посторонних предметов. Вторая цифра определяет уровень защиты от воздействия различных уровней влажности (от капель и брызг до полного погружения).

Уделение времени проверке степени защиты привода IP на ранних этапах процесса выбора — это быстрый и простой способ исключить устройства, неподходящие для данной среды. Например, привод с классом защиты IP30 не обеспечивает защиты от влаги, но не пропускает предметы размером с палец. Если защита от влаги имеет важное значение, ищите привод с более высоким классом защиты, например IP54, который защищает от пыли и брызг воды. Однако приводы без защиты от проникновения или влаги могут стать экономичными альтернативами для сред, где загрязняющие вещества не представляют проблемы.