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Jul 03, 2023

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

26 de julio de 2022 09:28 Los motores lineales permiten la máxima precisión y rendimiento dinámico en diversas tareas de control de movimiento. Estos incluyen no sólo el desplazamiento rápido, sino también el desplazamiento lento a velocidad constante de la máquina.

26 julio 2022

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Los motores lineales permiten la máxima precisión y rendimiento dinámico en diversas tareas de control de movimiento. Estos incluyen no sólo el desplazamiento rápido, sino también el desplazamiento lento a velocidad constante de cabezales de máquinas, correderas de husillo, sistemas de gestión de herramientas, dispositivos de manipulación 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, que ofrece confiabilidad, precisión, alta estabilidad dinámica, bajo mantenimiento y tiempo de producción mejorado.

Los conocidos motores eléctricos rotativos contienen un electroimán circular llamado estator. En un motor lineal, el electroimán se construye de la misma manera, sólo que plano como si estuviera desenrollado. El rotor también se construye de la misma manera, desenrollado o plano. Cuando los electroimanes del primario se activan, atraen las secciones secundarias y empujan el motor. Cuanta más corriente se aplique, más fuerte será el campo magnético y más fuerza generará 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, hace ruido y sacude el tren hasta la cima de la colina. Ahora, imagina montar en una montaña rusa moderna con motores lineales. ¿Sientes esa repentina aceleración al salir de la estación? Se puede generar suficiente fuerza para impulsar el tren sobre la primera colina y atravesar ese primer bucle aterrador. Se pueden utilizar “disparos” de fuerza de refuerzo en varios puntos para mantener la velocidad del tren, mientras recorre bucles y giros que nunca antes habían sido posibles con diseños más antiguos. Finalmente, sientes la acción de frenado en la estación mediante… lo adivinaste, un motor lineal. ¿Qué detuvo la montaña rusa de madera? ¿Recuerdas al tipo de la estación que tiraba 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 miembro móvil. Atrás quedaron los servomotores, los resolutores, los tacómetros, los acoplamientos, las poleas, las correas de distribución, los husillos y tuercas de bolas, los cojinetes de soporte, 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 utilizaban costosos motores de torsión y/o cajas de engranajes. También quedaron atrás los sistemas de transmisión por cadena que requerían motores hidráulicos de alto torque con unidades de potencia asociadas. Entonces, aparte 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 ofrece ahora tres modelos de motores lineales para una integración perfecta con todos los sistemas de control Sinumerik o Simotion que utilizan variadores Sinamics. Hay escalas lineales para retroalimentación de posición y velocidad 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.

Secundaria sin imán 1FN6: Ideal para recorridos largos con altas tasas de aceleración y velocidad. Diseño secundario sin 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, las capacidades deben reducirse en un 50 %.

Una pista estacionaria de motor lineal (ya sea con imanes o sin imanes) puede admitir múltiples secciones primarias que mueven el mismo carro en una configuración maestro-esclavo o mueven carros separados de forma independiente a diferentes velocidades y en diferentes direcciones. Esto permite al diseñador consolidar sistemas de accionamiento en múltiples máquinas deslizantes para lograr rentabilidad y una mejor productividad. Por ejemplo, una máquina láser, de chorro de agua o fresadora con dos cabezales en el pórtico accionados por motores lineales puede cortar simultáneamente dos piezas, simétricas o especulares, ahorrando así una cantidad considerable de materia prima.

Al mover 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 correderas móviles donde la longitud o el movimiento del cable es un problema, se pueden fijar una o más secciones primarias a una base estacionaria y las secciones secundarias se pueden unir al miembro móvil. Esto aligera la carga sobre el carro 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 máquinas modernas que ha experimentado avances cuánticos en la tecnología de control. Más bien, las máquinas modernas todavía, en su mayor parte, utilizan propulsión deslizante que fue diseñada 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 accionar las correderas de esta máquina moderna, hemos avanzado a servomotores de CA que accionan husillos de bolas. Y tal vez también actualizamos los toboganes de caja a camión y ferrocarril, pero ¿cómo estamos manejando estos toboganes? Servomotores y husillos de bolas. Los motores lineales están probados, disponibles y 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

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