Економічно ефективне застосування для вашого власного дизайну.

Хоча лінійні двигуни без сталі використовуються в напівпровідникових та електронних пристроях вже понад десять років, багато розробників та виробників оригінального обладнання (OEM) досі розглядають їх як «нішеві» продукти. Але сприйняття лінійних двигунів як дорогого рішення для унікальних застосувань повільно змінюється, оскільки все більше галузей промисловості використовують їх як заміну кулькових гвинтів у пакуванні, складанні та завантаженні деталей. І хоча вартість технології лінійних двигунів знизилася за останнє десятиліття, вибір між лінійним двигуном та кульковим гвинтом повинен враховувати як вимоги до продуктивності застосування, так і загальну вартість володіння протягом терміну служби машини або системи. Нижче наведено деякі ключові параметри, які слід враховувати під час порівняння та вибору між кульковими гвинтами та лінійними двигунами.

Де лінійні двигуни перевершують інших

Лінійний двигун — це, по суті, «розгорнутий» серводвигун, де ротор з постійними магнітами стає нерухомою частиною (також званою вторинною), а статор — рухомою частиною (також званою первинною або силовою), з котушками, інкапсульованими епоксидною смолою. Найбільш визнаною перевагою лінійних двигунів є відсутність рухомих частин, що дозволяє їм досягати набагато вищої точності позиціонування та повторюваності, ніж кулькові гвинтові установки. Ще одна перевага точності позиціонування забезпечується енкодером. У той час як кулькові гвинтові установки зазвичай використовують обертовий енкодер, встановлений на двигуні, для зворотного зв'язку щодо позиціонування, лінійні двигуни використовують магнітну або оптичну лінійну шкалу для зворотного зв'язку щодо положення. Лінійна шкала вимірює положення під навантаженням, що забезпечує точніше зчитування фактичного положення. Для дуже точних застосувань цей точніший зворотний зв'язок щодо положення може означати різницю між деталлю, яка відповідає специфікації, та тією, яка потребує переробки або браку.

Ротаційний лінійний двигун

У попередній статті ми обговорювали компроміс між швидкістю та відстанню ходу в кулькових гвинтових системах. Це ще одна область, де лінійні двигуни мають перевагу. Допустима довжина ходу лінійних двигунів теоретично необмежена, а інші компоненти системи – лінійні підшипники, кабель-органайзери та енкодери – визначають максимальну довжину ходу. Аналогічно, максимальна швидкість та прискорення лінійних двигунів набагато вищі, ніж у кулькових гвинтових систем, з типовими показниками швидкості до 10 м/с та прискорення 10 g, якщо інші компоненти системи правильно розраховані на відповідність цим специфікаціям. Незважаючи на обмеження, що накладаються іншими компонентами системи, лінійні двигуни все ще перевершують кулькові гвинтові системи в застосуваннях, які вимагають як великої довжини ходу, так і високої швидкості. Вони також мають перевагу, що дозволяють незалежно керувати каретками (первинними частинами) на одній вторинній частині. Це особливо корисно в деяких випадках пакування, де матеріал, що упаковується, потрібно стиснути перед тим, як вставити його в пакувальний матеріал (уявіть собі підгузки, упаковані в поліетиленовий пакет).

Фактори загальної вартості володіння

Технічне обслуговування та надійність є важливими критеріями в аналізі загальної вартості володіння, і лінійні двигуни пропонують кілька переваг протягом терміну служби системи. По-перше, оскільки вони не містять механічних рухомих частин, самі лінійні двигуни не потребують технічного обслуговування. Тільки лінійні опорні підшипники потребують періодичного змащування, і багато підшипників зараз пропонуються з опціями «довгострокового» змащування або «змащування на весь термін служби». Відсутність рухомих частин у системі приводу також підвищує надійність, оскільки немає елементів кочення, доріжок кочення підшипників або ущільнень, які зношуватимуться та потребуватимуть заміни з часом.

У будь-якій лінійній системі важливо враховувати навколишнє середовище та необхідність ущільнень і захисних кожухів. Лінійні двигуни не є винятком, оскільки їх може бути складніше герметизувати та захищати, ніж традиційні кулькові гвинтові вузли. Однак у багатьох випадках, якщо лінійні підшипники належним чином герметизовані для робочого середовища, лінійні двигуни можуть витримувати більш агресивне забруднення, ніж кулькові гвинтові установки.

Для лінійних двигунів більш критичним фактором навколишнього середовища є температура. Оскільки епоксидна смола, яка використовується для інкапсуляції котушок у безсталійному лінійному двигуні, не легко розсіює тепло, може знадобитися охолодження – або за допомогою примусової подачі повітря, або води – для підтримки прийнятної робочої температури як для двигуна, так і для монтажної конструкції. Деякі виробники використовують епоксидні смоли з високою здатністю до розсіювання тепла, але важливо перевірити тепловіддачу двигуна та вплив температури на доступну силу двигуна.

Все більше галузей промисловості та застосувань вимагають великих довжин переміщення, високих швидкостей та високої точності позиціонування. Хоча багато типів лінійних систем можуть відповідати двом із цих трьох критеріїв, лінійні двигуни є єдиною технологією, яка може забезпечити всі три без компромісів. Оскільки пропускна здатність та загальна вартість володіння стають вирішальними факторами у виборі технології, розробники та виробники оригінального обладнання все більше знайомляться з технологіями лінійних двигунів та допомагають їм перейти від «нішевих» до мейнстрімних, поряд із ременями, рейковими передачами та навіть кульковими гвинтами.