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Che cos'è l'ingegneria della progettazione del movimento lineare?

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Riassunto tecnico per motori lineari e guide di scorrimento.

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Il movimento lineare è un'area del controllo del movimento che comprende diverse tecnologie tra cui motori lineari, attuatori lineari e guide e cuscinetti volventi lineari, tra gli altri.

Motori lineari - un'opzione accurata

I motori lineari tradizionali sono fondamentalmente un motore rotativo a magnete permanente srotolato e messo in piano. È come se lo statore e il rotore fossero tagliati lungo un piano radiale e poi srotolati in modo da poter fornire una spinta lineare. Quando la parte stazionaria del motore è eccitata, provoca il movimento nella parte mobile che contiene qualche tipo di materiale conduttore.

I vantaggi dei motori lineari includono alte velocità e tempi di risposta rapidi, alta precisione e rigidità, e poiché non ci sono componenti di trasmissione meccanica, l'eliminazione del gioco.

Sul lato negativo, i motori lineari possono essere più costosi di altre soluzioni tradizionali. Richiedono anche una migliore risposta da parte dei controllori, come una maggiore larghezza di banda e velocità di aggiornamento più elevate. I motori lineari in genere non possono anche produrre tanta forza quanto altri tipi di soluzioni come le viti a sfera. Un altro problema può essere il riscaldamento dalle perdite I2R, che può richiedere speciali considerazioni sul raffreddamento.

La scelta del miglior motore lineare per un'applicazione coinvolge una serie di fattori tra cui la forza e le considerazioni termiche, i carichi sui cuscinetti e le considerazioni sullo spazio e sul gioco.

I primi motori lineari erano cilindrici. In questi motori, il forzante è di forma cilindrica e si muove su e giù per una barra cilindrica che ospita i magneti. I tipi di motori lineari a U hanno due piste magnetiche parallele che si fronteggiano con il forzante tra le piastre. Il forzante è sostenuto nella pista magnetica da un sistema di cuscinetti. Infine ci sono i motori lineari di tipo piatto, che possono essere di tre tipi diversi: a ferro senza scanalature, a ferro senza scanalature e a ferro con scanalature.

Attuatori lineari - configurazioni integrate con componenti di movimento tradizionali

Gli attuatori lineari producono essenzialmente movimento lineare. A volte la fonte primaria di movimento è non lineare o rotatoria, come un motore. In questo caso, qualche altro mezzo meccanico come cinghie, pulegge, catene o altri componenti meccanici convertono il moto rotatorio in moto lineare. Altri tipi di attuatori lineari producono il movimento lineare da soli, ad esempio attraverso la pressione di un fluido (idraulico o aria). Gli attuatori lineari comuni includono quelli meccanici, elettromeccanici, idraulici, pneumatici e piezoelettrici.

Un attuatore lineare a sorgente rotante utilizza tipicamente un motore elettrico per fornire la sua energia di ingresso. Questo attuatore può utilizzare una vite di piombo per trasformare il movimento di rotazione del motore in un movimento in linea retta.

La migliore soluzione per l'applicazione dipende da fattori quali l'uscita richiesta, le dimensioni e i requisiti di potenza. Ci sono diversi fattori importanti da considerare quando si sceglie un attuatore lineare. Il primo è determinare la corsa o la lunghezza del movimento richiesto. Poi, quanta forza è richiesta all'attuatore? Cioè, qual è il peso dell'oggetto che l'attuatore dovrà spostare? Come verrà montato l'attuatore: orizzontalmente o verticalmente?

Gli attuatori lineari sono utilizzati in un'ampia gamma di applicazioni industriali come le attrezzature per la movimentazione dei materiali e la robotica, così come nelle applicazioni quotidiane dei consumatori come gli elettrodomestici e nelle apparecchiature informatiche come le testine delle stampanti e gli scanner.

Guide di rotolamento a movimento lineare - per la flessibilità del design OEM

Le guide di rotolamento lineari non sono attuatori in sé, ma il componente meccanico che guida un movimento lineare, che potrebbe essere una rotaia o un albero collegato a qualche tipo di dispositivo di attuazione. Le guide di rotolamento per applicazioni di movimento lineare possono aiutare a ridurre l'attrito nelle macchine. Sono utilizzate in vari campi che vanno dai dispositivi avanzati per la produzione di semiconduttori alle grandi macchine utensili o alle attrezzature per la costruzione.

Le guide di rotolamento lineari sono disponibili in diverse forme, tra cui le vie lineari e i sistemi di guida lineare a rulli e i sistemi di guida dell'albero basati su scanalature a sfera.

Considerazioni importanti per la scelta di una guida di rotolamento a movimento lineare includono il carico, il carico statico, la corsa e la velocità, nonché la precisione e l'accuratezza desiderate. A seconda dei requisiti dell'applicazione, può essere necessario anche un precarico. La lubrificazione è un'altra considerazione importante, così come qualsiasi metodo per ridurre al minimo la contaminazione del sistema di guida lineare da fattori ambientali come la polvere e altri contaminanti utilizzando soffietti o guarnizioni speciali.