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Motor lineal vs. tornillo de bola

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La aplicación rentable para su propio diseño.

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Aunque los motores lineales sin hierro se han utilizado en aplicaciones electrónicas y de semiconductores durante más de una década, muchos diseñadores y fabricantes de equipos originales siguen considerándolos productos de "nicho". Pero la percepción de los motores lineales como una solución costosa para aplicaciones únicas está cambiando lentamente, ya que más industrias los están adoptando como sustitutos de los husillos de bolas en aplicaciones de embalaje, ensamblaje y carga de piezas. Y aunque el coste de la tecnología de los motores lineales ha disminuido en la última década, la elección entre un motor lineal y un husillo de bolas debe tener en cuenta tanto los requisitos de rendimiento de la aplicación como el coste total de propiedad durante la vida de la máquina o el sistema. A continuación se presentan algunos de los parámetros clave a considerar cuando se compara y se elige entre los husillos de bolas y los motores lineales.

Donde los motores lineales sobresalen

Un motor lineal es esencialmente un servomotor "desenrollado", donde el rotor con imanes permanentes se convierte en la parte estacionaria (también llamada secundaria), y el estator se convierte en la parte móvil (también llamada primaria o forzada), con bobinas encapsuladas por epoxi. La ventaja más reconocida de los motores lineales es la ausencia de partes móviles, lo que les permite lograr una precisión de posicionamiento y una repetibilidad mucho más altas que las de los husillos de bolas. Otra ventaja en cuanto a la precisión de posicionamiento la proporciona el codificador. Mientras que los husillos de bolas suelen utilizar un codificador rotatorio montado en el motor para la retroalimentación de la posición, los motores lineales utilizan una escala lineal magnética u óptica para la retroalimentación de la posición. La escala lineal mide la posición en la carga, lo que proporciona una lectura más precisa de la posición real. Para aplicaciones de muy alta precisión, esta retroalimentación de posición más exacta puede significar la diferencia entre una pieza que cumple con la especificación y una que requiere retrabajo o desecho.

Motor lineal rotativo

En un artículo anterior, discutimos el equilibrio entre la velocidad y la distancia de viaje en aplicaciones de husillos de bolas. Esta es otra área en la que los motores lineales proporcionan una ventaja. La longitud de viaje permitida de los motores lineales es teóricamente ilimitada, con otros componentes del sistema - rodamientos lineales, gestión de cables y codificadores - dictando el máximo viaje. Del mismo modo, la velocidad y aceleración máximas de los motores lineales son mucho mayores que las de los husillos de bolas, con índices típicos de hasta 10 m/s de velocidad y 10 g de aceleración, siempre que los demás componentes del sistema estén dimensionados correctamente para cumplir estas especificaciones. A pesar de los límites impuestos por otros componentes del sistema, los motores lineales siguen superando a los husillos de bolas en aplicaciones que requieren tanto una larga longitud de recorrido como una alta velocidad. También tienen la ventaja de permitir carros impulsados independientemente (primarios) en la misma parte secundaria. Esto es especialmente útil en algunas aplicaciones de embalaje, en las que el material a embalar debe ser comprimido antes de insertarlo en el medio de embalaje (piense en los pañales embalados dentro de una bolsa de polietileno).

Factores del costo total de propiedad

El mantenimiento y la fiabilidad son criterios importantes en el análisis del coste total de propiedad, y los motores lineales ofrecen varios beneficios durante la vida del sistema. Primero, porque no contienen partes mecánicas móviles, los motores lineales en sí mismos no requieren mantenimiento. Sólo los rodamientos de soporte lineal requieren una lubricación periódica, y muchos de ellos se ofrecen ahora con opciones de lubricación "a largo plazo" o "lubricados de por vida". La ausencia de piezas móviles en el sistema de accionamiento también mejora la fiabilidad, ya que no hay elementos rodantes, pistas de rodadura de los rodamientos o sellos que se desgasten y requieran ser reemplazados con el tiempo.

En cualquier sistema lineal, es importante considerar el medio ambiente y la necesidad de sellos y cubiertas protectoras. Los motores lineales no son una excepción, ya que pueden ser más difíciles de encerrar y proteger que los tradicionales conjuntos de husillos de bolas. Sin embargo, en muchos casos, mientras los rodamientos lineales estén correctamente sellados para el entorno de trabajo, los motores lineales pueden soportar una contaminación más agresiva que los husillos de bolas.

Para los motores lineales, el factor ambiental más crítico es la temperatura. Debido a que el epoxi utilizado para encapsular las bobinas en un motor lineal sin hierro no disipa fácilmente el calor, puede ser necesario el enfriamiento - ya sea a través de aire o agua forzada - para mantener una temperatura de funcionamiento aceptable tanto para el motor como para la estructura de montaje. Algunos fabricantes utilizan epoxis con gran capacidad de disipación de calor, pero es importante comprobar la disipación térmica del motor y el efecto que la temperatura tendrá en la fuerza disponible del motor.

Cada vez más industrias y aplicaciones exigen largos recorridos, altas velocidades y una gran precisión de posicionamiento. Mientras que muchos tipos de sistemas lineales pueden cumplir dos de estos tres criterios, los motores lineales son la única tecnología que puede proporcionar los tres sin compromiso. A medida que el rendimiento y el coste total de propiedad se convierten en los factores decisivos en la selección de la tecnología, los diseñadores y fabricantes de equipos originales se están familiarizando con las tecnologías de los motores lineales y les ayudan a pasar de un "nicho" a un estado dominante, junto con las correas, cremalleras y piñones, e incluso los husillos de bolas.