Silnik rurowy

Fot. 2. Silniki liniowe są często wykorzystywane w urządzeniach precyzyjnych, takich jak automatyki pick&place stosowane w przemyśle elektronicznym

Ani silnik płaski, ani U-kanałowy nie nadają się do nienadzorowanej pracy w hali produkcyjnej. W silniku rurowym trwałe magnesy są zamknięte w podpartej z obu końców nierdzewnej rurze napierającej, dzięki czemu całe generowane przez nie pole jest wykorzystywane do wytwarzania siły napędowej.

Siłownik ten także sprawnie odbiera wydzielające się w nim ciepło. Technologia silników rurowych została wzbogacona w ostatnich latach innowacjami inżynierskimi i projektowymi wprowadzonymi m.in. przez firmę Copley Controls. Tamtejsi inżynierowie opracowali odpowiednią konstrukcję obwodu magnetycznego, co poprawiło dokładność stosowanych do pomiaru pozycji czujników Halla niemal o rząd wielkości.

Rurowe silniki liniowe pozwalają zwiększać wydajność produkcyjną urządzeń do poziomu nieosiągalnego przez mechanizmy z napędem śrubą toczną, czy układem paskowym. Na jednym pręcie napierającym może działać kilka niezależnie sterowanych siłowników. W najnowszych silnikach liniowych stosuje się zintegrowane półprzewodnikowe czujniki sprzężenia zwrotnego. Są one znacznie bardzie odporne na zabrudzenia niż silniki z enkoderami.

Cechy silników liniowych

Rys. 3. Silniki liniowe mogą działać z dwoma niezależnie sterowanymi siłownikami na wspólnym stojanie z magnesami trwałymi

Głównymi zaletami silników liniowych są ich doskonałe parametry dynamiczne, które wynikają z braku konieczności konwersji ruchu obrotowego na liniowy. Szybkość i przyspieszenie nie są ograniczane tarciem ani bezwładnością.

O osiągach silnika liniowego decyduje zdolność elektronicznego układu sterującego do przetwarzania sygnałów sprzężenia zwrotnego i do reagowania na nie. Korzyści osiągane przez eliminację śrub pociągowych i przekładni sumują się z tymi, które wynikają ze zwiększenia przyspieszenia i szybkości.

Brak zakleszczających się przekładni zębatych, zapewnia doskonałą liniowość i stałą szybkość ruchu pozbawionego pulsacji. Silniki liniowe są także wolne od odgłosów przekładni oraz śrub pociągowych i pracują cicho i gładko.

Pozwala to na ich stosowanie ich w urządzeniach biurowych i laboratoryjnych. Stosunkowo rzadko występują ich uszkodzenia, gdyż nie mają elementów, które podlegałyby np. rozciąganiu, dzięki czemu są znacznie bardziej żywotne niż inne napędy liniowe.

Niestety omawiane silniki niezbyt nadają się do zastosowań w ruchu w pionie. W momencie odłączenia zasilania ich elementy albo spadłyby na dół albo zakleszczyłyby się w którejś z pozycji pomiędzy magnesami stojana.

Zastosowania

Silniki takie stają się niezwykle ważne w urządzeniach do produkcji struktur półprzewodnikowych. Ponadto wykorzystywane są do napędzania np. noży do cięcia w locie. Urządzenia te tną taśmę materiału na równe części, bez wstrzymywania przesuwu taśmy. Z każdym cięciem ostrze noża jest przyspieszane synchronicznie z szybko przesuwającym się materiałem.

Po jego przecięciu ostrze jest błyskawicznie cofane do pozycji początkowej i czeka na rozpoczęcie następnego cięcia. W tej operacji szerokość pasma silnika wyznacza maksymalną częstotliwość powrotnych ruchów noża, a tym samym maksymalną liczbę cięć na minutę, czyli wydajność urządzenia.

Obecnie silniki liniowe stosuje się coraz częściej, gdyż ich ceny są już zbliżone do kosztów zakupu napędów liniowych opartych o układy rotacyjne. Co więcej, w dłuższej perspektywie, silniki liniowe mogą okazać się tańsze w eksploatacji, ze względu na wysoką trwałość i niską awaryjność. Nie należy zapominać, że ich wysokie parametry umożliwiają zwiększenie wydajności na liniach produkcyjnych.

Tabele