Ось кілька питань, які інженери та конструктори повинні поставити собі перед вибором лінійних приводів.

Розробники, які готуються вибрати лінійний привід для певного пристрою або машини, повинні мати готовий список питань, які можна поставити постачальникам і виробникам цих пристроїв. Ці списки зазвичай містять FAQ (часті запитання), і більшість фірм, що продають приводи, готові до них. Але ці постачальники в багатьох випадках очікують, що потенційні покупці ставитимуть інші, можливо, більш детальні та розкриваючі питання: так звані часто задавані запитання (iFAQs).

Ось кілька питань, які інженери повинні поставити собі, розглядаючи можливість вибору лінійних приводів.

З. Мені потрібна швидкість і точність на великій довжині. Який тип приводу мені слід використовувати?

В. Це розумне питання. Багато інженерів-конструкторів переоцінюють точність традиційних двигунів та приводів на довгих ділянках ходу. Вони помилково вважають, що якщо привод добре працює на коротких ділянках, він так само добре працюватиме і на довгих. Хоча багато типів лінійних систем відповідають двом із трьох вимог, які зазвичай ставлять інженери (великі довжини ходу, висока швидкість і висока точність позиціонування), лінійні двигуни-приводи є єдиними, які забезпечують усі три без компромісів. Вони часто використовуються у виробництві напівпровідників, інспекції побутової електроніки, медичних та біологічних застосуваннях, верстатах, поліграфії та пакуванні.

Щоб трохи розібратися, давайте визначимо лінійні двигуни. По суті, лінійний двигун – це роторний двигун, який розмотується та розкладається плоско. Це дозволяє двигуну безпосередньо з'єднуватися з лінійним навантаженням. На відміну від цього, інші конструкції використовують роторний двигун та з'єднують його через механіку, що може призвести до люфту, втрати ефективності та інших неточностей. Лінійні двигуни також, як правило, мають вищі максимальні швидкості порівняно з кульковими гвинтами з такою ж довжиною ходу.

Сьогодні використовуються три основні типи лінійних двигунів. Перший – із залізним сердечником, котушки якого намотані на зубці, виготовлені з чорних металів, та обгорнуті ламінатом. Ці двигуни мають найбільшу силу на розмір та хорошу теплопередачу, і, як правило, є найдешевшими. Однак, залізо в двигуні призводить до збільшення зубчастого обертання (крутного моменту через взаємодію між магнітами двигуна), тому вони часто дещо менш точні, ніж другий тип – лінійні двигуни без заліза.

Як випливає з назви, лінійні двигуни без заліза не мають заліза всередині. Силовий елемент, по суті, є епоксидною пластиною, в яку вставлені щільно намотані мідні котушки. Він ковзає між двома рядами магнітів, спрямованими одна до одної. (Це також відомо як U-подібний магнітний шлях.) Розпірка з одного боку магнітів з'єднує їх разом. Основними перевагами двигунів без заліза є менші сили тяжіння та відсутність зубчастого обертання. Це робить їх точнішими, ніж двигуни із залізним сердечником. Однак два ряди магнітів роблять двигуни без заліза дорожчими, ніж версії із залізним сердечником. Керування теплопередачею також може бути складним, тому важливо заздалегідь зрозуміти, чи буде певне застосування ризикувати перегрівом. Найновіші двигуни без заліза мають перекриваючі котушки, що забезпечують більший контакт поверхні для розсіювання тепла. Така конструкція також дозволяє двигуну мати вищу щільність сили.

Третій і останній тип – це безпазові лінійні двигуни, які по суті є гібридами перших двох типів. Безпазовий двигун має один ряд магнітів, подібних до сталевого осердя, що допомагає знизити його ціну. Ламінований залізний каркас забезпечує хорошу теплопередачу, а також менші сили тяжіння та зубчастість, ніж двигуни із сталевим осердям. Безпазові двигуни також пропонують перевагу меншої висоти профілю, ніж безсталічні, на додаток до нижчої ціни. Для конструкторів, які пріоритезують зменшення розміру компонентів у своїх машинах, кожен міліметр зекономленого простору може бути вирішальним.

З. Як я можу дізнатися, чи підходить певний привід для використання в певному середовищі?

A. Занадто часто інженери-конструктори вибирають приводи окремо та не враховують, де вони будуть використовуватися. Лінійні приводи мають критично важливі рухомі частини, які належним чином працюють лише в тих середовищах, для яких вони були розроблені та виготовлені. Використання невідповідного лінійного приводу може спричинити проблеми, починаючи від неправильної експлуатації і закінчуючи непоправним пошкодженням самого приводу. Для «брудних» застосувань, таких як ріжучий інструмент, який викидає частинки та брухт, привод потребуватиме герметизації та екранування для захисту від забруднень.

З протилежної точки зору, виконавчий механізм без належного захисту може вносити забруднення в чисте середовище, що негативно впливає на його застосування. Нормальний знос з часом призводить до утворення частинок у лінійних платформах. Чисті приміщення або вакуумні середовища часто обмежуються використанням обладнання, яке не виділяє жодних частинок, тому для виконавчих механізмів, що використовуються в цих середовищах, критично важливо, щоб вони були оснащені ущільненнями та екранами, щоб запобігти потраплянню частинок у навколишнє середовище. Деякі механічні пристрої, що забезпечують лінійний рух, наприклад, у обробці напівпровідників, переміщуються лише на мікрони за раз, тому навіть найменша кількість забруднення може поставити під загрозу та зруйнувати застосування.

Ущільнення та екрани захищають критично важливі компоненти від впливу агресивних середовищ, дозволяючи лінійним приводам працювати так, як вони були розроблені. Для чистого середовища ущільнення та екрани захищають середовище застосування від можливих забруднень, що створюються приводом, а не самим приводом. Окрім ущільнень та екранів, лінійні приводи на замовлення можуть бути розроблені з портами позитивного тиску, які видаляють забруднення всередині пристрою, підтримуючи максимальну продуктивність та термін служби.

Вибираючи лінійні приводи, необхідно враховувати різноманітні фактори навколишнього середовища. До них належать температура навколишнього середовища, наявність вологи, вплив хімічних речовин і газів (окрім повітря в приміщенні), радіація, рівень тиску повітря (для застосувань, що виконуються у вакуумі), чистота та обладнання поблизу. Наприклад, чи є поблизу обладнання, яке може передавати вібрації, що впливають на роботу лінійної платформи?

Ступінь захисту від проникнення (IP) лінійної платформи, який зазвичай вказується в її специфікаціях, вказує на те, чи має вона належний захист від певних середовищ. Ступінь захисту IP – це визначені рівні ефективності ущільнень корпусу від проникнення сторонніх предметів (пилу та бруду) та різних рівнів вологи.

Клас захисту корпусу позначається як «IP-», після чого йдуть дві цифри. Перша цифра вказує на ступінь захисту від рухомих частин та сторонніх предметів. Друга цифра визначає рівень захисту від впливу різних рівнів вологи (від крапель до бризок та повного занурення).

Перевірка класу захисту IP приводу на ранній стадії вибору пропонує швидкий та простий спосіб відсіяти пристрої, непридатні для цього навколишнього середовища. Наприклад, привід зі ступенем захисту IP30 не забезпечує захисту від вологи, але він запобігатиме потраплянню предметів розміром з палець. Якщо захист від вологи є важливим, шукайте привід з вищим класом захисту, наприклад, IP54, який захищає від пилу та бризок води. Однак приводи без захисту від проникнення або вологи можуть запропонувати економічні альтернативи для середовищ, де забруднення не є проблемою.