Cómo los nuevos diseños de motores lineales mejoran la velocidad y el posicionamiento

26 julio 2022

09:28

Los motores lineales permiten la máxima precisión y rendimiento dinámico en diversas tareas de control de movimiento. Estos incluyen no solo desplazamiento rápido, sino también desplazamiento lento a velocidad constante de cabezales de máquina, guías de husillo, sistemas de gestión de herramientas, dispositivos de manejo de piezas y más.

Se pueden lograr ahorros de costos cuando se reemplazan varios componentes mecánicos por motores lineales simples y eficientes. Estos motores proporcionan un sistema de accionamiento total, ofreciendo confiabilidad, precisión, alta estabilidad dinámica, bajo mantenimiento y tiempo de producción mejorado.

Los motores eléctricos rotativos familiares contienen un electroimán circular llamado estator. En un motor lineal, el electroimán se construye de la misma manera, solo que plano como si estuviera desenrollado. El rotor también se construye de la misma manera, desenrollado o plano. Cuando los electroimanes del primario están energizados, atraen las secciones secundarias y empujan el motor. Cuanta más corriente se aplica, más fuerte es el campo magnético y más fuerza genera el motor.

Visualiza una montaña rusa de madera en tu parque de diversiones favorito. Para hacer que el tren suba la primera colina para esa "gran caída", rodamos hasta la base de la colina donde una transmisión por cadena, impulsada por un motor eléctrico, una caja de cambios y una rueda dentada, traquetea y empuja el tren hasta la cima de la colina. Ahora, imagine un paseo en una montaña rusa moderna con motores lineales. ¿Siente ese repentino estallido de aceleración al salir de la estación? Se puede generar suficiente fuerza para impulsar el tren sobre la primera colina y a través de ese primer bucle aterrador. Los "disparos" de fuerza de refuerzo se pueden usar en varios puntos para mantener la velocidad del tren, ya que rueda a través de bucles y gira nunca antes posible con diseños más antiguos. Finalmente, sientes la acción de frenado en la estación por... lo adivinaste, un motor lineal. ¿Qué detuvo la montaña rusa de madera? ¿Recuerdas al tipo en la estación tirando de una gran palanca?

Los motores lineales son simples. Dos componentes principales, el primario que contiene electroimanes y el secundario con imanes permanentes o sin imanes, impulsan el elemento móvil. Atrás quedaron los servomotores, los resolvers, los tacómetros, los acoplamientos, las poleas, las correas de distribución, los husillos y tuercas de bolas, los cojinetes de apoyo, los sistemas de lubricación y los sistemas de refrigeración. También han desaparecido los sistemas que utilizaban husillos de bolas huecas con sistemas de refrigeración para la estabilización térmica. Atrás quedaron los sistemas de piñón y cremallera que usaban costosos motores de torque y/o cajas de engranajes. También han desaparecido los sistemas de transmisión por cadena que requieren motores hidráulicos de alto par con unidades de potencia asociadas. Entonces, además de eliminar componentes costosos, ¿qué ganamos?

Las principales ventajas de los motores lineales en aplicaciones de máquinas incluyen:

Con la reciente introducción de sus motores lineales 1FN6, Siemens ahora ofrece tres modelos de motores lineales para una integración perfecta con todos los sistemas de control Sinumerik o Simotion que utilizan variadores Sinamics. Las escalas lineales para retroalimentación de posición y velocidad están disponibles de una variedad de proveedores externos para adaptarse a la aplicación. Estos nuevos modelos de Motores Lineales que ofrece Siemens son:

Motores de carga máxima 1FN3: Corto tiempo, alta aceleración/desaceleración y tasas de velocidad comparables al servicio S3. Se puede utilizar para ejes horizontales o verticales compensados. Fuerza Nominal (Fn) 8.100 N. Fuerza Máxima (Fmax) 20.700 N. Velocidad máxima 253 m/min con refrigeración líquida.

Motores de carga continua 1FN3: Larga duración de encendido para ejes horizontales, inclinados o verticales compensados. Comparable al servicio S1. Fuerza Nominal (Fn) 10.375 N. Fuerza Máxima (Fmax) 17.610 N. Velocidad Máxima; 129 m/min. Con refrigeración líquida.

1FN6 Magnet Free Secundario: Ideal para largas longitudes transversales a altas tasas de aceleración y velocidad. Diseño secundario libre de imanes y enfriado por convección de aire. Se puede utilizar para ejes horizontales, inclinados o verticales compensados. Fuerza Nominal (Fn) 2.110 N. Fuerza Máxima (Fmax) 8.080 N. Velocidad Máxima 532 m/min. Con refrigeración por convección de aire.

Nota:Los motores de carga máxima y continua 1FN3 pueden funcionar con refrigeración por convección de aire; sin embargo, los valores nominales deben reducirse en un 50 %.

Una pista estacionaria de motor lineal (ya sea con imanes o sin imanes) puede admitir varias secciones primarias que mueven la misma diapositiva en una configuración maestro-esclavo o mueven diapositivas separadas de forma independiente a diferentes velocidades y en diferentes direcciones. Esto permite que el diseñador consolide los sistemas de accionamiento en varias máquinas deslizantes para lograr una mayor rentabilidad y una mejor productividad. Por ejemplo, una máquina láser, de chorro de agua o de enrutador con dos cabezales en el pórtico accionado por motores lineales puede cortar simultáneamente dos piezas, simétricas o especulares, ahorrando así una cantidad considerable de materia prima.

Cuando se mueven toboganes grandes y pesados ​​estilo pórtico, se pueden usar múltiples secciones primarias a cada lado del pórtico móvil para proporcionar la fuerza necesaria para acelerar y desacelerar el tobogán a velocidades productivas óptimas. Se pueden instalar varios rieles secundarios uno al lado del otro si se necesita fuerza adicional.

En los toboganes móviles donde la longitud del cable o el movimiento son un problema, una o más secciones primarias se pueden fijar a una base estacionaria y las secciones secundarias se pueden unir al elemento móvil. Esto aligera la carga en la corredera móvil y permite ciclos que incluyen altas tasas de oscilación que de otro modo serían imposibles con los sistemas de accionamiento mecánico convencionales. También permite longitudes de cable más cortas con menos flexión.

Los motores lineales no han sido parte de la progresión del diseño de la máquina moderna que ha experimentado grandes avances en la tecnología de control. Más bien, las máquinas modernas todavía, en su mayor parte, utilizan la propulsión deslizante que se diseñó en la época de su abuelo. Hemos pasado de máquinas NC accionadas por cinta impulsadas por servomotores de CC y husillos de bolas a controles CNC sofisticados que pueden tomar un archivo CAD y producir un programa de máquina con solo tocar un botón, directamente en la máquina. Para impulsar las correderas en esta máquina moderna, hemos progresado a servomotores de CA que impulsan husillos de bolas. Y tal vez también actualizamos los toboganes de caja a camión y riel, pero ¿cómo estamos manejando estos toboganes? Servomotores y husillos de bolas. Los motores lineales están probados, disponibles y son económicos. A medida que se produzcan más motores lineales, serán aún más económicos. En resumen, es hora de que los sistemas mecánicos de estas máquinas se pongan al día con la tecnología de control. Los motores lineales deberían ser parte de ese proceso.

26 julio 2022

09:28