Kustannustehokas sovellus omaan suunnitteluusi.

Vaikka raudattomia lineaarimoottoreita on käytetty puolijohde- ja elektroniikkasovelluksissa yli vuosikymmenen ajan, monet suunnittelijat ja laitevalmistajat pitävät niitä edelleen "niche"-tuotteina. Käsitys lineaarimoottoreista kalliina ratkaisuna ainutlaatuisiin sovelluksiin on kuitenkin hitaasti muuttumassa, kun yhä useammat teollisuudenalat ottavat niitä käyttöön kuularuuvien korvaajina pakkaus-, kokoonpano- ja osakuormaussovelluksissa. Ja vaikka lineaarimoottoriteknologian kustannukset ovat laskeneet viimeisen vuosikymmenen aikana, lineaarimoottorin ja kuularuuvin välisen valinnan on otettava huomioon sekä sovelluksen suorituskykyvaatimukset että koneen tai järjestelmän kokonaiskustannukset koko käyttöiän aikana. Alla on joitakin keskeisiä parametreja, jotka on otettava huomioon vertailtaessa ja valittaessa kuularuuvien ja lineaarimoottoreiden välillä.

Missä lineaarimoottorit ovat erinomaisia

Lineaarimoottori on pohjimmiltaan "rullaamaton" servomoottori, jossa roottori kestomagneeteilla on kiinteä osa (jota kutsutaan myös toissijaiseksi osaksi) ja staattori liikkuva osa (jota kutsutaan myös ensiöksi tai voimanlähteeksi), ja käämit on kapseloitu epoksilla. Lineaarimoottoreiden tunnetuin etu on liikkuvien osien puuttuminen, minkä ansiosta ne saavuttavat paljon suuremman paikannustarkkuuden ja toistettavuuden kuin kuularuuveilla. Toinen paikannustarkkuuden etu on enkooderi. Kuularuuveissa käytetään tyypillisesti moottoriin asennettua pyörivää enkooderia paikannuspalautetta varten, kun taas lineaarimoottoreissa käytetään magneettista tai optista lineaariasteikkoa paikannuspalautetta varten. Lineaariasteikko mittaa paikan kuormituksen kohdalla, mikä antaa tarkemman lukeman todellisesta paikasta. Erittäin tarkoissa sovelluksissa tämä tarkempi paikannuspalaute voi olla ratkaiseva tekijä siinä, täyttääkö osa spesifikaatiot vai vaatiiko se uudelleentyöstöä tai romua.

Pyörivä lineaarimoottori

Edellisessä artikkelissa käsittelimme nopeuden ja liikematkan välistä kompromissia kuularuuvisovelluksissa. Tämä on toinen alue, jolla lineaarimoottoreista on etua. Lineaarimoottoreiden sallittu liikepituus on teoriassa rajaton, ja järjestelmän muut komponentit – lineaarilaakerit, kaapelinhallinta ja enkooderit – sanelevat suurimman liikepituuden. Vastaavasti lineaarimoottoreiden suurin nopeus ja kiihtyvyys ovat paljon suurempia kuin kuularuuvien, tyypilliset nimellisnopeudet jopa 10 m/s ja 10 g kiihtyvyys, kunhan muut järjestelmäkomponentit on mitoitettu oikein näiden eritelmien täyttämiseksi. Järjestelmän muiden komponenttien asettamista rajoituksista huolimatta lineaarimoottorit ovat silti kuularuuveja parempia sovelluksissa, jotka vaativat sekä pitkää liikepituutta että suurta nopeutta. Niillä on myös se etu, että ne mahdollistavat itsenäisesti käytettävät vaunut (primääriosat) samassa toisio-osassa. Tämä on erityisen hyödyllistä joissakin pakkaussovelluksissa, joissa pakattava materiaali on puristettava puristukseen ennen sen asettamista pakkausmateriaaliin (ajattele muovipussiin pakattuja vaippoja).

Kokonaisomistuskustannukset

Huolto ja luotettavuus ovat tärkeitä kriteerejä kokonaiskustannusten analysoinnissa, ja lineaarimoottorit tarjoavat useita etuja järjestelmän käyttöiän aikana. Ensinnäkin, koska niissä ei ole mekaanisia liikkuvia osia, lineaarimoottorit itsessään eivät vaadi huoltoa. Vain lineaariset tukilaakerit vaativat säännöllistä voitelua, ja monia laakereita tarjotaan nyt "pitkäaikaisvoitelulla" tai "elinikäisellä voitelulla". Liikkuvien osien puuttuminen käyttöjärjestelmässä parantaa myös luotettavuutta, koska siinä ei ole vierintäelementtejä, laakeriratoja tai tiivisteitä, jotka kuluisivat ja vaatisivat vaihtoa ajan myötä.

Kaikissa lineaarijärjestelmissä on tärkeää ottaa huomioon ympäristö sekä tiivisteiden ja suojakansien tarve. Lineaarimoottorit eivät ole poikkeus, sillä niitä voi olla vaikeampi koteloida ja suojata kuin perinteisiä kuularuuvikokoonpanoja. Monissa tapauksissa lineaarimoottorit kuitenkin kestävät aggressiivisempaa epäpuhtautta kuin kuularuuvit, kunhan lineaarilaakerit on tiivistetty asianmukaisesti käyttöympäristöä varten.

Lineaarimoottoreissa kriittisempi ympäristötekijä on lämpötila. Koska raudattoman lineaarimoottorin kelojen kapselointiin käytetty epoksi ei haihdu helposti lämpöä, jäähdytys – joko paineilman tai veden avulla – voi olla tarpeen sekä moottorin että kiinnitysrakenteen hyväksyttävän käyttölämpötilan ylläpitämiseksi. Jotkut valmistajat käyttävät epoksihartseja, joilla on korkea lämmönpoistokyky, mutta on tärkeää tarkistaa moottorin lämmönpoisto ja lämpötilan vaikutus moottorin käytettävissä olevaan voimaan.

Yhä useammat teollisuudenalat ja sovellukset vaativat pitkiä liikematkoja, suuria nopeuksia ja korkeaa paikannustarkkuutta. Vaikka monet lineaarijärjestelmätyypit voivat täyttää kaksi näistä kolmesta kriteeristä, lineaarimoottorit ovat ainoa teknologia, joka voi tarjota kaikki kolme ilman kompromisseja. Koska läpimenosta ja kokonaiskustannuksista tulee ratkaisevia tekijöitä teknologian valinnassa, suunnittelijat ja laitevalmistajat tutustuvat lineaarimoottoriteknologioihin yhä enemmän ja auttavat niitä siirtymään "niche"-teknologiasta valtavirtaan hihnojen, hammastankojen ja jopa kuularuuvien rinnalle.