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#Tendenze
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Motore lineare contro vite a sfera
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L'applicazione efficiente in termini di costi per il proprio design.
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Mentre i motori lineari senza ferro sono stati utilizzati in applicazioni a semiconduttori ed elettroniche per più di un decennio, sono ancora considerati da molti progettisti e OEM come prodotti di "nicchia". Ma la percezione dei motori lineari come soluzione costosa per applicazioni uniche sta lentamente cambiando, dato che sempre più industrie li stanno adottando come sostituti delle viti a sfera nelle applicazioni di imballaggio, assemblaggio e caricamento dei pezzi. E mentre il costo della tecnologia dei motori lineari è diminuito nell'ultimo decennio, la scelta tra un motore lineare e una vite a ricircolo di sfere deve tenere conto sia dei requisiti prestazionali dell'applicazione che del costo totale di proprietà per tutta la vita della macchina o del sistema. Di seguito sono riportati alcuni dei parametri chiave da considerare quando si confrontano e si sceglie tra viti a ricircolo di sfere e motori lineari.
Dove i motori lineari Excel
Un motore lineare è essenzialmente un servomotore "srotolato", dove il rotore a magneti permanenti diventa la parte fissa (detto anche secondario), e lo statore diventa la parte mobile (detto anche primario, o forzante), con bobine incapsulate da resina epossidica. Il vantaggio più riconosciuto dei motori lineari è l'assenza di parti in movimento, che permette di ottenere una precisione di posizionamento e una ripetibilità molto più elevate rispetto alle viti a sfera. Un altro vantaggio nella precisione di posizionamento è fornito dall'encoder. Mentre le viti a sfera utilizzano tipicamente un encoder rotativo montato sul motore per la retroazione del posizionamento, i motori lineari utilizzano una riga lineare magnetica o ottica per la retroazione della posizione. La riga lineare misura la posizione al carico, che fornisce una lettura più accurata della posizione reale. Per applicazioni di altissima precisione, questa retroazione di posizione più accurata può significare la differenza tra un pezzo che soddisfa le specifiche e uno che richiede una rilavorazione o uno scarto.
Motore lineare rotativo
In un precedente articolo abbiamo discusso il compromesso tra velocità e distanza di percorrenza nelle applicazioni con viti a ricircolo di sfere. Questo è un altro settore in cui i motori lineari offrono un vantaggio. La lunghezza di corsa ammissibile dei motori lineari è teoricamente illimitata, con altri componenti del sistema - cuscinetti lineari, gestione dei cavi ed encoder - a dettare la corsa massima. Allo stesso modo, la velocità massima e l'accelerazione dei motori lineari sono molto più elevate di quelle delle viti a ricircolo di sfere, con valori tipici fino a 10 m/s di velocità e 10 g di accelerazione, a condizione che gli altri componenti del sistema siano dimensionati correttamente per soddisfare queste specifiche. Nonostante i limiti imposti da altri componenti del sistema, i motori lineari continuano a superare le prestazioni delle viti a sfere in applicazioni che richiedono sia lunghe corse che alte velocità. Essi hanno anche il vantaggio di consentire carrelli ad azionamento indipendente (primari) sulla stessa parte secondaria. Questo è particolarmente utile in alcune applicazioni di imballaggio, dove il materiale da imballare deve essere compresso prima di essere inserito nel mezzo di imballaggio (si pensi ai pannolini confezionati all'interno di un sacchetto di plastica).
Fattori di costo totale di proprietà
La manutenzione e l'affidabilità sono criteri importanti nell'analisi del costo totale di proprietà, e i motori lineari offrono diversi vantaggi nel corso della vita del sistema. In primo luogo, poiché non contengono parti meccaniche in movimento, i motori lineari stessi non richiedono manutenzione. Solo i cuscinetti di supporto lineare richiedono una lubrificazione periodica, e molti cuscinetti sono ora offerti con opzioni di lubrificazione "a lungo termine" o "lubrificati a vita". L'assenza di parti mobili nel sistema di azionamento migliora anche l'affidabilità, in quanto non ci sono elementi volventi, piste di rotolamento dei cuscinetti o guarnizioni che si usurano e richiedono la sostituzione nel tempo.
Con qualsiasi sistema lineare, è importante considerare l'ambiente e la necessità di guarnizioni e coperture protettive. I motori lineari non fanno eccezione, in quanto possono essere più difficili da racchiudere e proteggere rispetto alle tradizionali viti a ricircolo di sfere. In molti casi, tuttavia, finché i cuscinetti lineari sono adeguatamente sigillati per l'ambiente di lavoro, i motori lineari possono resistere a contaminazioni più aggressive rispetto alle viti a sfere.
Per i motori lineari, il fattore ambientale più critico è la temperatura. Poiché la resina epossidica utilizzata per incapsulare le bobine di un motore lineare senza ferro non dissipa facilmente il calore, può essere necessario un raffreddamento - tramite aria o acqua forzata - per mantenere una temperatura di funzionamento accettabile sia per il motore che per la struttura di montaggio. Alcuni produttori utilizzano epossidici con elevate capacità di dissipazione del calore, ma è importante controllare la dissipazione termica del motore e l'effetto che la temperatura avrà sulla forza disponibile del motore.
Sempre più industrie e applicazioni richiedono lunghe corse, alte velocità ed elevata precisione di posizionamento. Mentre molti tipi di sistemi lineari possono soddisfare due di questi tre criteri, i motori lineari sono l'unica tecnologia in grado di fornire tutti e tre senza compromessi. Poiché la produttività e il costo totale di proprietà diventano i fattori decisivi nella scelta della tecnologia, i progettisti e gli OEM stanno acquisendo una maggiore familiarità con le tecnologie dei motori lineari e li stanno aiutando a passare da uno status di "nicchia" a quello tradizionale, accanto a cinghie, cremagliere e pignoni e persino viti a sfera.