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

Проектировщикам, готовящимся выбрать линейный привод для конкретного устройства или машины, следует иметь наготове список вопросов, которые они могут задать поставщикам и производителям этих устройств. Эти списки обычно содержат часто задаваемые вопросы (FAQ), и большинство компаний, продающих приводы, к ним готовы. Однако эти поставщики во многих случаях ожидают, что потенциальные покупатели будут задавать другие, возможно, более наводящие и проясняющие вопросы: так называемые редко 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?

О. Это разумный вопрос. Многие инженеры-конструкторы переоценивают точность традиционных двигателей и актуаторов при больших перемещениях. Они ошибочно полагают, что если актуатор хорошо работает на коротких перемещениях, он будет так же хорошо работать и на длинных. Хотя многие типы линейных систем отвечают двум из трёх требований, которые обычно предъявляют инженеры (большие перемещения, высокая скорость и высокая точность позиционирования), актуаторы с линейными двигателями — единственные, которые обеспечивают все три без компромиссов. Они часто используются в производстве полупроводников, на контроле потребительской электроники, в медицине и биологии, в станкостроении, полиграфии и упаковочном деле.

Для краткого ознакомления давайте дадим определение линейным двигателям. По сути, линейный двигатель — это роторный двигатель, развёрнутый и разложенный на плоскости. Это позволяет двигателю напрямую соединяться с линейной нагрузкой. В отличие от этого, в других конструкциях роторный двигатель соединяется с помощью механических механизмов, что может привести к люфту, потерям эффективности и другим неточностям. Линейные двигатели также, как правило, имеют более высокие максимальные скорости по сравнению с шарико-винтовыми передачами с той же длиной хода.

В настоящее время используются три основных типа линейных двигателей. Первый тип — с железным сердечником, в котором обмотки намотаны вокруг зубцов из ферромагнитных материалов и покрыты ламинатом. Эти двигатели обладают наибольшей мощностью относительно габаритов, хорошей теплоотдачей и, как правило, являются самыми дешевыми. Однако наличие железа в двигателе приводит к увеличению зубцового эффекта (крутящего момента, возникающего из-за взаимодействия магнитов двигателя), поэтому они часто несколько менее точны, чем линейные двигатели второго типа — безжелезные линейные двигатели.

Как следует из названия, безжелезные линейные двигатели не содержат железа внутри. Силовой элемент по сути 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-канальный магнитный путь.) Распорная планка с одной стороны 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 безжелезного типа 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 безжелезные двигатели имеют перекрывающиеся катушки, которые обеспечивают большую поверхность контакта для рассеивания тепла. Такая конструкция также позволяет двигателю иметь более высокую плотность силы.

Третий и последний тип — беспазовые линейные двигатели, которые, по сути, являются гибридами первых двух типов. Беспазовый двигатель, как и сердечник, имеет один ряд магнитов, что способствует снижению его стоимости. Ламинированный сердечник обеспечивает хорошую теплопередачу, а также меньшие силы притяжения и заедание, чем у двигателей с железным сердечником. Беспазовые двигатели также обладают преимуществом меньшей высоты профиля по сравнению с беспазовыми, помимо более низкой цены. Для разработчиков, стремящихся к максимально компактным размерам компонентов своих машин, каждый сэкономленный миллиметр 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, не учитывая их будущую сферу применения. Линейные приводы имеют критически важные подвижные части, которые работают должным образом только в условиях, для которых они были разработаны и изготовлены. Использование неподходящего линейного привода может привести к проблемам, от неправильной работы до непоправимого повреждения самого привода. В «грязных» условиях применения, например, в качестве режущего инструмента, отбрасывающего 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, нарушая работу системы. Из-за естественного износа линейные механизмы со временем начинают генерировать частицы. В чистых помещениях или вакуумных средах часто используется оборудование, не выделяющее частицы, поэтому для приводов, используемых в таких условиях, крайне важно оснастить их уплотнениями и экранами, предотвращающими попадание частиц в окружающую среду. Некоторые механические устройства, обеспечивающие линейное перемещение, например, в полупроводниковой промышленности, перемещаются на расстояние всего нескольких микрон за раз, поэтому даже минимальное загрязнение может нарушить работу системы и привести к её разрушению.

Уплотнения и экраны защищают критически важные компоненты от воздействия агрессивных сред, позволяя линейным приводам работать так, как им и предназначено. В условиях чистоты уплотнения и экраны защищают окружающую среду от возможных загрязнений, создаваемых приводом, а не самим приводом. Помимо уплотнений и экранов, линейные приводы могут быть спроектированы по индивидуальному заказу с портами положительного давления, которые удаляют загрязнения внутри устройства, обеспечивая максимальную производительность и срок службы.

При выборе линейных приводов необходимо учитывать ряд факторов окружающей среды. К ним относятся температура окружающей среды, влажность, воздействие химических веществ и газов (кроме комнатного воздуха), радиация, уровень давления воздуха (для применений, выполняемых в вакууме), чистота и наличие поблизости оборудования. Например, есть ли поблизости оборудование, способное передавать вибрации, способные повлиять на работу линейного привода?

Степень защиты корпуса (IP), которая обычно указывается в его технических характеристиках, указывает на его надлежащую защиту от воздействия определённых факторов окружающей среды. Степень защиты IP — это определённый уровень эффективности герметизации корпуса от проникновения посторонних предметов (пыли и грязи) и различных уровней влажности.

Степень защиты обозначается буквой «IP-» и двумя цифрами. Первая цифра обозначает степень защиты от движущихся частей и посторонних предметов. Вторая цифра определяет уровень защиты от воздействия влаги различной степени (от капель и брызг до полного погружения).

Проверка степени защиты привода IP на ранних этапах выбора — это быстрый и простой способ исключить устройства, неподходящие для данной среды. Например, привод со степенью защиты IP30 не обеспечивает защиты от влаги, но защищает от проникновения предметов размером с палец. Если защита от влаги необходима, выбирайте привод с более высокой степенью защиты, например, IP54, который защищает от пыли и брызг воды. Однако приводы без защиты от проникновения и влаги могут стать экономичным решением для сред, где загрязнение не представляет проблемы.