Silniki liniowe są popularnymi elementami szeregu aplikacji napędowych. Pozwalają one na wykonywanie szybkich, dynamicznych, ruchów, a jednocześnie charakteryzują się bardzo dużą precyzją działania. W wielu urządzeniach są one jednocześnie jedynymi możliwymi do zastosowania napędami, gdyż pozwalają na bezpośrednie przetwarzanie energii na ruch posuwisty. Przedstawione w artykule informacje powinny ułatwić odpowiedni dobór silnika do aplikacji oraz zwrócić uwagę na cechy szczególne związane z jego późniejszą eksploatacją.
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
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.
Wybrani dostawcy silników liniowych w Polsce
