Ось кілька запитань, які інженери та дизайнери повинні задати собі, перш ніж вибрати лінійні приводи.

Розробники, які готуються вибрати лінійний привод для конкретного пристрою або машини, повинні мати список запитань, які готові поставити постачальникам і виробникам цих пристроїв. Ці списки зазвичай містять FAQ (часті запитання), і більшість фірм, які продають приводи, готові до них. Але ці постачальники, у багатьох випадках, очікують, що потенційні покупці ставитимуть інші, можливо, більш дослідницькі та розкриваючі запитання: так звані запитання, що задаються рідко (iFAQ).

Ось пара запитань, які повинні поставити інженери, розглядаючи вибір лінійних приводів.

Q. Мені потрібна швидкість і точність на великій відстані. Який тип приводу слід використовувати?

А. Це розумне запитання. Багато інженерів-конструкторів переоцінюють точність традиційних двигунів і приводів при тривалому переміщенні. Вони помилково вважають, що якщо актуатор добре працює на коротких пробігах, він так само добре працюватиме і на довгих. Незважаючи на те, що багато типів лінійних систем задовольняють двом із трьох вимог, які зазвичай потрібні інженерам (велика довжина ходу, висока швидкість і висока точність позиціонування), приводи лінійного двигуна є єдиними, які забезпечують усі три безкомпромісні. Вони часто використовуються у виробництві напівпровідників, споживчій електроніці, медицині та науках про життя, верстатах, поліграфії та пакуванні.

Щоб надати невелику передісторію, давайте визначимо лінійні двигуни. По суті, лінійний двигун — це роторний двигун, який розгортають і розкладають. Це дозволяє двигуну з'єднуватися безпосередньо з лінійним навантаженням. Навпаки, в інших конструкціях використовується роторний двигун і з’єднаний через механіку, що може спричинити люфт, втрати ефективності та інші неточності. Лінійні двигуни також, як правило, мають вищі максимальні швидкості порівняно з кульковими гвинтами з тією ж довжиною ходу.

Сьогодні використовуються три основних типи лінійних двигунів. Перший — це ironcore, який має котушки, намотані навколо зубів із чорних металів і загорнуті в ламінат. Ці двигуни мають найвищу силу на розмір і хорошу тепловіддачу, і, як правило, найменш дорогі. Однак залізо в двигуні призводить до збільшення зубчастого моменту (крутного моменту через взаємодію між магнітами двигуна), тому вони часто дещо менш точні, ніж лінійні двигуни без заліза другого типу.

Як випливає з назви, беззалізні лінійні двигуни не містять заліза всередині. Форсаж — це, по суті, епоксидна пластина, в яку вставлено щільно намотані мідні котушки. Він ковзає між двома рядами магнітів, звернених один до одного. (Це також відоме як магнітний шлях U-каналу.) Прокладка з одного боку магнітів з’єднує їх разом. Основні переваги беззалізних двигунів - менші сили тяжіння і відсутність зубчастих зачеплень. Це робить їх більш точними, ніж двигуни ironcore. Однак два ряди магнітів роблять блоки без заліза дорожчими, ніж версії ironcore. Керувати тепловіддачею також може бути складно, тому важливо заздалегідь зрозуміти, чи існує ризик перегріву певної програми. Найновіші беззалізні двигуни мають перекриті котушки, які забезпечують більший контакт поверхні для розсіювання тепла. Ця конструкція також дозволяє двигуну мати вищу щільність сили.

Третій і останній тип - безщілинні лінійні двигуни, які в основному є гібридами перших двох типів. Безщілинний двигун має один ряд магнітів, як ironcore, що допомагає зберегти його ціну нижчою. Ламіноване залізо забезпечує хорошу теплопередачу, а також нижчі сили тяжіння та зачеплення, ніж двигуни ironcore. Крім нижчої ціни, безщілинні двигуни мають меншу висоту профілю, ніж беззалізні. Для дизайнерів, які надають перевагу тому, щоб компоненти у своїх машинах були якомога меншими, кожен міліметр збереженого місця може мати вирішальне значення.

З. Як я можу дізнатися, чи підходить даний привод для використання в певному середовищі?

A. Надто часто інженери-конструктори вибирають приводи окремо і не враховують, де вони будуть використовуватися. Лінійні приводи мають важливі рухомі частини, які працюють належним чином лише в середовищах, для яких вони розроблені та виготовлені. Використання невідповідного лінійного приводу може спричинити проблеми, починаючи від неправильної роботи та закінчуючи непоправним пошкодженням самого приводу. Для «брудних» застосувань, таких як ріжучий інструмент, який відкидає частинки та брухт, привод потребує ущільнення та екранування, щоб захистити його від забруднень.

З протилежної точки зору, привід без належного захисту може внести забруднення в чисте середовище, скомпрометувавши застосування. Звичайний знос призведе до того, що лінійні ступені з часом утворять частки. Чисті приміщення або вакуумні середовища часто обмежуються використанням обладнання, яке не виділяє твердих часток, тому для приводів, які використовуються в цих середовищах, дуже важливо, щоб вони були оснащені ущільненнями та екранами, щоб запобігти потраплянню частинок у навколишнє середовище. Деякі механічні пристрої, які забезпечують лінійний рух, як, наприклад, при обробці напівпровідників, рухаються лише мікрон за раз, тому навіть найменше забруднення може поставити під загрозу та зруйнувати програму.

Ущільнювачі та екрани захищають критичні компоненти від впливу несприятливих умов, дозволяючи лінійним приводам працювати так, як вони були розроблені. Для чистого середовища ущільнювачі та екрани захищають середовище застосування від можливих забруднень, створюваних приводом, а не самим приводом. На додаток до ущільнень і екранів, індивідуальні лінійні приводи можуть бути розроблені з портами надлишкового тиску, які очищають забруднення всередині блоку, зберігаючи максимальну продуктивність і життєвий цикл.

При виборі лінійних приводів необхідно враховувати різноманітні фактори навколишнього середовища. До них належать температури навколишнього середовища, наявність вологи, вплив хімічних речовин і газів (окрім кімнатного повітря), радіація, рівень тиску повітря (для застосувань, які виконуються у вакуумі), чистота та обладнання поблизу. Наприклад, чи є поблизу обладнання, яке могло б передавати вібрації, що вплинуло б на продуктивність лінійного ступеня?

Рейтинг лінійного ступеня захисту від проникнення (IP), який зазвичай надається в специфікаціях, вказує, чи має він належний захист від певних середовищ. Рейтинги IP – це визначені рівні ефективності ущільнень корпусу проти проникнення сторонніх тіл (пилу та бруду) і різного рівня вологи.

Рейтинги корпусу мають форму «IP-», за якою йдуть дві цифри. Перша цифра вказує на ступінь захисту від рухомих частин і сторонніх тіл. Друга цифра визначає рівень захисту від впливу різних рівнів вологи (від крапель до бризок до повного занурення).

Витративши час на перевірку рейтингу IP приводу на ранній стадії процесу вибору, ви зможете швидко та легко усунути блоки, непридатні для навколишнього середовища. Наприклад, привід зі ступенем захисту IP30 не забезпечує захисту від вологи, але захищає від предметів розміром з палець. Якщо захист від вологи важливий, шукайте привод із вищим рейтингом, наприклад IP54, який захищає від пилу та бризок води. Однак приводи без захисту від вторгнення або вологи можуть запропонувати економічні альтернативи для середовищ, де забруднення не є проблемою.