Вот несколько вопросов, которые инженеры и проектировщики должны задать перед выбором линейных приводов.

Проектировщики, готовящиеся выбрать линейный привод для конкретного устройства или машины, должны иметь список вопросов, которые можно задать поставщикам и производителям этих устройств. Эти списки обычно содержат часто задаваемые вопросы (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 важные и показательные вопросы: так называемые нечасто задаваемые вопросы (iFAQ).

Вот пара вопросов, которые инженеры должны задать при выборе линейных приводов.

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

А. Это умный вопрос. Многие инженеры-проектировщики переоценивают точность традиционных двигателей и приводов при длительных перемещениях. Они ошибочно полагают, что если привод хорошо работает на коротких пробегах, то он будет работать так же хорошо и на длинных. Хотя многие типы линейных систем отвечают двум из трех требований, которые обычно предъявляются инженерам (большая длина хода, высокая скорость и высокая точность позиционирования), приводы с линейными двигателями являются единственными, которые обеспечивают все три без компромиссов. Они часто используются в производстве полупроводников, проверке бытовой электроники, медицине и биологических науках, станках, печати и упаковке.

Чтобы дать немного информации, давайте определим линейные двигатели. По сути, линейный двигатель — это роторный двигатель, который был размотан и уложен горизонтально. Это позволяет двигателю напрямую подключаться к линейной нагрузке. Напротив, в других конструкциях используется роторный двигатель и механическое соединение, что может привести к люфтам, потерям эффективности и другим неточностям. Линейные двигатели также имеют тенденцию иметь более высокие максимальные скорости по сравнению с ШВП с той же длиной хода.

Сегодня используются три основных типа линейных двигателей. Первый — это железный сердечник, витки которого намотаны на зубья из черных металлов и обернуты ламинатом. Эти двигатели обладают самой высокой силой в зависимости от размера и хорошей теплопередачей и, как правило, являются самыми дешевыми. Однако железо в двигателе приводит к увеличению зубцов (крутящего момента из-за взаимодействия между магнитами двигателя), поэтому они часто несколько менее точны, чем линейные двигатели второго типа, безжелезные.

Как следует из названия, линейные двигатели без железа не содержат железа внутри. Форсер по сути представляет собой пластину из эпоксидной смолы, в которую вставлены плотно намотанные медные катушки. Он скользит между двумя рядами магнитов, обращенных друг к другу. (Это также известно как магнитный путь с U-образным каналом.) Распорная планка на одной стороне магнитов соединяет их вместе. Основными преимуществами безжелезных двигателей являются меньшие силы притяжения и отсутствие зубцов. Это делает их более точными, чем двигатели с железным сердечником. Однако два ряда магнитов делают устройства без железа более дорогими, чем версии с железным сердечником. Управление теплообменом также может быть затруднено, поэтому важно заранее понять, будет ли конкретное приложение подвергаться риску перегрева. Новейшие безжелезные двигатели оснащены перекрывающимися катушками, которые обеспечивают больший поверхностный контакт для рассеивания тепла. Эта конструкция также позволяет двигателю иметь более высокую плотность силы.

Третий и последний тип — это беспазовые линейные двигатели, которые по сути являются гибридами первых двух типов. Беспазовый двигатель имеет один ряд магнитов, таких как железный сердечник, что помогает снизить его цену. Ламинированное заднее железо обеспечивает хорошую теплопередачу, а также меньшие силы притяжения и заедания, чем двигатели с железным сердечником. Беспазовые двигатели также имеют преимущество более низкой высоты, чем безжелезные, в дополнение к более низкой цене. Для проектировщиков, которые отдают предпочтение минимальному размеру компонентов в своих машинах, каждый сэкономленный миллиметр пространства может иметь решающее значение.

Вопрос. Как узнать, пригоден ли данный привод для использования в конкретной среде?

О. Слишком часто инженеры-проектировщики выбирают приводы отдельно и не задумываются о том, где они будут использоваться. Линейные приводы имеют важные движущиеся части, которые правильно работают только в тех средах, для которых они были разработаны и изготовлены. Использование неподходящего линейного привода может вызвать проблемы, начиная от неправильной эксплуатации и заканчивая непоправимым повреждением самого привода. Для «грязных» применений, таких как режущий инструмент, отбрасывающий частицы и металлолом, приводу потребуется уплотнение и защита для защиты от загрязнений.

С другой стороны, привод без надлежащей защиты может привести к загрязнению чистой среды, что поставит под угрозу его применение. Нормальный износ приводит к тому, что линейные ступени со временем образуют частицы. В чистых помещениях или вакуумных средах часто ограничивается использование оборудования, которое не выделяет твердых частиц, поэтому для приводов, используемых в этих средах, крайне важно, чтобы они были оснащены уплотнениями и щитками для предотвращения попадания твердых частиц в окружающую среду. Некоторые механические устройства, обеспечивающие линейное движение, например, при обработке полупроводников, перемещают за раз только микроны, поэтому даже малейшее загрязнение может поставить под угрозу и разрушить приложение.

Уплотнения и экраны защищают критически важные компоненты от воздействия суровых условий окружающей среды, позволяя линейным приводам работать так, как они задуманы. В чистых средах уплотнения и экраны защищают среду применения от возможных загрязнений, создаваемых приводом, а не самим приводом. Помимо уплотнений и экранов, специальные линейные приводы могут быть оснащены портами положительного давления, которые удаляют загрязнения внутри устройства, сохраняя при этом производительность и срок службы на максимальном уровне.

При выборе линейных приводов необходимо учитывать различные факторы окружающей среды. К ним относятся температура окружающей среды, наличие влаги, воздействие химикатов и газов (кроме воздуха в помещении), радиация, уровень давления воздуха (для применений, выполняемых в вакууме), чистота и находящееся рядом оборудование. Например, есть ли поблизости оборудование, которое может передавать вибрации, которые могут повлиять на работу линейной сцены?

Степень защиты (IP) линейной ступени, которая обычно указывается в ее характеристиках, указывает, имеет ли она надлежащую защиту от конкретных сред. Классы IP определяют уровни эффективности уплотнений корпуса против проникновения посторонних предметов (пыль и грязь) и различных уровней влаги.

Рейтинг корпуса имеет форму «IP-», за которым следуют две цифры. Первая цифра указывает на степень защиты от движущихся частей и посторонних тел. Вторая цифра обозначает уровень защиты от воздействия влаги разного уровня (от капель и брызг до полного погружения).

Потратив время на проверку степени защиты IP привода на ранних стадиях процесса выбора, вы сможете быстро и легко исключить устройства, неподходящие для окружающей среды. Например, привод со степенью защиты IP30 не обеспечивает защиту от влаги, но не допускает проникновения предметов размером с палец. Если защита от влаги важна, 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 предложить экономичную альтернативу для сред, где загрязнения не являются проблемой.