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

Sintesi tecnica.

progettazione del movimento lineare

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

Motori lineari: un'opzione accurata

I motori lineari tradizionali sono fondamentalmente un motore rotativo a magneti permanenti arrotolato e messo in piano. È come se lo statore e il rotore fossero stati tagliati lungo un piano radiale e poi srotolati in modo da poter fornire una spinta lineare. Quando la parte stazionaria del motore viene messa sotto tensione, provoca il movimento della parte mobile che contiene un qualche tipo di materiale conduttore.

I vantaggi dei motori lineari includono velocità elevate e tempi di risposta rapidi, elevata precisione e rigidità e, non essendoci componenti meccanici di trasmissione, l'eliminazione del gioco.

I motori lineari possono essere più costosi di altre soluzioni tradizionali. Inoltre, richiedono una migliore risposta da parte dei controllori, come una maggiore larghezza di banda e una maggiore velocità di aggiornamento. Inoltre, i motori lineari non sono in grado di produrre una forza pari a quella di altri tipi di soluzioni, come le viti a ricircolo di sfere. Un altro problema può essere il riscaldamento dovuto alle perdite I2R, che può richiedere considerazioni speciali sul raffreddamento.

La scelta del motore lineare migliore per un'applicazione dipende da una serie di fattori, tra cui la forza e le considerazioni termiche, i carichi sui cuscinetti e le considerazioni relative allo spazio e al 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 motori lineari con canale a U hanno due piste magnetiche parallele che si fronteggiano, con l'inforcatore tra le piastre. L'inforcatore 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: senza fessure, con fessure e con fessure.

Attuatori lineari - configurazioni integrate con componenti di movimento tradizionali

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

Un attuatore lineare a sorgente rotante utilizza in genere un motore elettrico per fornire l'energia in ingresso. L'attuatore può utilizzare una vite di trascinamento per trasformare il moto rotatorio del motore in un moto rettilineo.

La scelta dell'attuatore più adatto all'applicazione dipende da fattori quali la potenza richiesta, le dimensioni e i requisiti di potenza. La scelta di un attuatore lineare deve tenere conto di diversi fattori importanti. Il primo è la determinazione della corsa o della lunghezza del movimento richiesto. Quindi, quanta forza è richiesta all'attuatore? Ovvero, qual è il peso dell'oggetto che l'attuatore deve spostare? Come verrà montato l'attuatore: in orizzontale o in verticale?

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

Guide di scorrimento per il movimento lineare - per la flessibilità del design OEM

Le guide volventi per il moto lineare non sono attuatori veri e propri, ma il componente meccanico che guida il moto lineare, che può essere una guida o un albero collegato a un qualche tipo di dispositivo di attuazione. Le guide volventi per applicazioni di movimento lineare possono contribuire a ridurre l'attrito nelle macchine. Sono utilizzate in vari settori, dai dispositivi avanzati per la produzione di semiconduttori alle grandi macchine utensili o alle attrezzature per l'edilizia.

Le guide volventi lineari sono disponibili in diverse forme, tra cui le vie lineari e le vie a rulli lineari che guidano le rotaie e i sistemi di guida per alberi basati su scanalature a sfera.

Le considerazioni più importanti per la scelta di una guida lineare sono 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 un precarico. La lubrificazione è un'altra considerazione importante, così come qualsiasi metodo per ridurre al minimo la contaminazione del sistema di guide lineari da parte di fattori ambientali quali polvere e altri contaminanti, utilizzando soffietti o guarnizioni speciali.