Lineaarimoottorit tarjoavat erinomaisen tehon, joten ne sopivat erinomaisesti lääketieteellisiin laitteisiin, teollisuusautomaatioon, pakkausmateriaalien valmistukseen ja puolijohdevalmistukseen. Lisäksi uudet lineaarimoottorit vastaavat aikaisempien versioiden kustannuksiin, lämmöntuotantoon ja integrointikompleksisuuteen. Yhteenvetona voidaan todeta, että lineaarimoottoreissa on kela (ensisijainen osa tai voimanlähde) ja kiinteä alusta, jota joskus kutsutaan levyksi tai toissijaiseksi. Alatyyppejä on runsaasti, mutta kaksi yleisintä automaatiossa ovat harjaton rautaydin ja raudaton lineaarimoottori.

Lineaarimoottorit ovat yleensä mekaanisia käyttöjä parempia. Niillä on rajattomat pituudet. Ilman mekaanisten kokoonpanojen joustavuutta ja välystä tarkkuus ja toistettavuus ovat korkeat ja pysyvät sellaisina koneen käyttöiän ajan. Itse asiassa vain lineaarimoottorin ohjauslaakerit tarvitsevat huoltoa; kaikki muut osat ovat kulumattomia.

Missä rautaytimiset lineaarimoottorit loistavat
Ironcore-lineaarimoottoreissa on ensiökäämit rautasydämen ympärillä. Toisiopuoli on yleensä kiinteä magneettirata. Ironcore-lineaarimoottorit toimivat hyvin ruiskuvalussa, työstökoneissa ja puristimissa, koska ne tuottavat suurta jatkuvaa voimaa. Yksi varoitus on, että rautaytimiset lineaarimoottorit voivat jumittua, koska toisiopuolen magneettinen vetovoima ensiöön vaihtelee sen kulkiessa magneettirataa pitkin. Syynä on pidätysvoima. Valmistajat ratkaisevat jumiutumisen useilla tavoilla, mutta se on ongelmallista silloin, kun päätavoitteena on tasainen liike.

Rautaytimisillä lineaarimoottoreilla on kuitenkin runsaasti etuja. Vahvempi magneettinen kytkentä (rautasydämen ja staattorimagneettien välillä) mahdollistaa suuren voimatiheyden. Näin ollen rautaytimisillä lineaarimoottoreilla on suurempi voimantuotto kuin vastaavilla raudattomilla lineaarimoottoreilla. Lisäksi nämä moottorit haihduttavat paljon lämpöä, koska rautasydän haihduttaa kelan tuottamaa lämpöä käytön aikana – mikä vähentää kelan ja ympäristön välistä lämpövastusta paremmin kuin raudattomat moottorit. Lopuksi, nämä moottorit on helppo integroida, koska pakotin ja staattori ovat suoraan vastakkain.

Raudattomat lineaarimoottorit nopeisiin iskuihin
Raudattomissa lineaarimoottoreissa ei ole rautaa ensiöosassa, joten ne ovat kevyempiä ja tuottavat dynaamisempaa liikettä. Käämit on upotettu epoksilevyyn. Useimmissa raudattomissa lineaarimoottoreissa on U-muotoiset kiskot, joiden sisäpinnat on vuorattu magneeteilla. Lämmön kertyminen voi rajoittaa työntövoimat pienemmiksi kuin vastaavissa rautaytimisissä moottoreissa, mutta jotkut valmistajat ratkaisevat tämän ongelman innovatiivisella kanava- ja ensiögeometrialla.

Lyhyet asettumisajat parantavat entisestään raudattomien lineaarimoottoreiden dynamiikkaa, mikä mahdollistaa nopeat ja tarkat liikkeet. Koska ensiö- ja toisioytimien välillä ei ole luonnostaan ​​vetovoimia, raudattomat lineaarimoottorit on myös helpompi koota kuin rautasydämiset moottorit. Lisäksi niiden tukilaakerit eivät ole alttiina magneettisille voimille, joten ne kestävät yleensä pidempään.

Huomaa, että lineaarimoottoreilla on ongelmia pystysuorilla akseleilla ja ankarissa ympäristöissä. Tämä johtuu siitä, että ilman jarrutusta tai vastapainoa lineaarimoottorit (jotka ovat luonnostaan ​​kosketuksettomia) päästävät kuormat putoamaan virrankatkaisutilanteissa.

Lisäksi joissakin ankarissa ympäristöissä voi syntyä pölyä ja lastuja, jotka tarttuvat lineaarimoottoreihin, erityisesti metalliosien koneistuksessa. Tässä tilanteessa rautaytimiset lineaarimoottorit (ja niiden magneetilla täytetty kisko) ovat alttiimpia. Joissakin toimilaitteissa on rautaytimiset tai raudattomat lineaarimoottorit ja pölytiivis rakenne tällaisissa ympäristöissä toimimista varten. Jälkimmäinen poistaa lineaariakseleita perinteisesti suojaaviin palkeisiin liittyvät ongelmat.

Milloin valita integroidut lineaarimoottoritoimilaitteet
Lineaarimoottorikäyttöisten toimilaitteiden suoravetoisuus parantaa tuottavuutta ja järjestelmädynamiikkaa lukuisissa teollisissa sovelluksissa. Joissakin lineaarimoottoripohjaisissa toimilaitteissa on myös enkooderit asentopalautetta varten... mikä tekee lineaarimoottoreista helppokäyttöisiä jopa hihna- ja kuularuuvipohjaisiin järjestelmiin verrattuna. Joissakin näistä toimilaitteista lineaarimoottori, ohjain ja optinen (tai magneettinen) enkooderi integroituvat tiiviisti tehotiheyden lisäämiseksi entisestään.

Joidenkin toimilaitteiden enkooderi asennetaan vaakasuoraan, joten ulkoiset iskut eivät vaikuta sen asentoon. Jotkut tällaiset järjestelyt voivat toimia jopa 6 m/s nopeudella ja kiihtyvyydellä 60 m/s² käyttäen 230 VAC:n tuloa. Yli kahden metrin liikeradan moduulit ovat mahdollisia. Vakiovarusteisiin kuuluu yleensä magneettinen enkooderi asennon palautteen antamiseksi, vaikka optisia enkoodereita on saatavilla tarkkuuden parantamiseksi. Muita vaihtoehtoja ovat moniliukusäätimet sekä täydelliset XY- ja gantry-järjestelmät.

Verrattuna perinteisiin kuularuuvimoduuleihin, lineaarimoottoripohjaiset toimilaitteet tarjoavat paremman tarkkuuden ja nopeuden – jopa monissa työntövoimaolosuhteissa – suoran käytön ansiosta. Tiiviimpi integrointi parantaa myös tuottavuutta ja luotettavuutta. Joitakin tällaisia ​​toimilaitteita ovat itse lineaarimoottori, jalusta ja leveä lineaariohjain, joka tukee alumiinista liukusäädintä ja optista asteikkoa asennon palautteen antamiseksi. Jos lineaarimoottori on raudaton, se voidaan yhdistää alumiiniseen liukusäätimeen kevyen ja nopeasti kiihtyvän rakenteen muodostamiseksi.

Joissakin kompakteissa lineaarimoottorikäyttöisissä toimilaitteissa on myös liukusäätimet, joissa on sisäänrakennetut voitelutyynyt ympäristöystävällistä voitelua varten. Näissä juoksulohkojen päissä on hermeettisesti suljetut rasvainjektorit, jotka toimittavat voitelun vierintäradalle teräskuulien kierron avulla. Joissakin tapauksissa valinnaiset voitelutyynyt lisäävät voitelua pitkäaikaiseen käyttöön ja vähentävät huoltoa, erityisesti lyhyitä iskuja tekevillä akseleilla.

Joidenkin toimilaitteiden sisällä olevissa raudattomissa lineaarimoottoreissa ei myöskään esiinny hakkuita, joten akseli voi liikkua vakaasti sekä hitaasti että nopeasti. Joissakin malleissa toistettavuus optisella lineaarianturilla on 2 mm. Joitakin toimilaitteita on saatavana jopa iskupituuksilla 152–1 490 mm ja suoruudella 6–30 mm.

Erikoisesimerkki: Puhdastilasovellukset
Viimeinen vaihtoehto, joka sopii erityisen hyvin lyhyiden iskujen ja suurten syklitasojen sovelluksiin, ovat lineaarimoottoritoimilaitteet, joissa liikkuvia osia ovat magneetit ja kisko. Näissä liikkuvat kaapelit eivät aiheuta irtoamisongelmia. Eikä pölyiset ympäristötkään ole ongelmaksi. Itse asiassa toimilaitteet toimivat hyvin tyhjiöympäristöissä ja puhdastiloissa. Tämä johtuu siitä, että kelat ovat kiinteät, joten lämpö haihtuu helposti kiinnitysrakenteisiin. Jotkut tällaiset lineaarimoottoritoimilaitteet tuottavat jatkuvaa voimaa 94,2 tai 188,3 N ja huippuvoimaa 242,1 tai 484,2 N – ja ne kestävät jatkuvaa virtaa 3,5, 7 tai 14 A versiosta riippuen. Iskunpituus on jopa 430 mm.

Lineaarimoottorin vaiheiden määrittämiseen käytettävät parametrit
Lineaarimoottoreihin perustuvia toimilaitteita tai vaiheita määritettäessä on otettava huomioon seuraavat kriteerit suunnittelun liikeprofiilin jokaiselle osalle:

• Mikä on tunnettu liikeehto?
• Mikä on kuorman massa, järjestelmän massa, efektiivinen isku, liikkumisaika ja viipymäaika?
• Millainen on taajuusmuuttajan kunto, suurin lähtöjännite, jatkuva ja huippuvirta?
• Minkä tyyppistä enkooderin resoluutiota kokoonpano tarvitsee? Pitäisikö sen olla analoginen vai digitaalinen?
• Millaisessa työympäristössä toimilaite tai alusta toimii? Mikä on huoneenlämpötila? Altistetaanko kone tyhjiö- vai puhdastilaolosuhteille?
• Mitkä ovat sovelluksen vaatimukset liikkeen tarkkuuden ja paikannustarkkuuden suhteen?
• Liikuttaako lineaarimoottorikäyttöinen toimilaite tai lava kuormia vaakasuunnassa, pystysuunnassa vai kulmassa? Kiinnitetäänkö kokoonpano seinään? Onko tilarajoitteita?

Näihin kysymyksiin vastaaminen auttaa suunnittelijoita tunnistamaan sopivimman lineaarimoottoriversion tietylle koneelle.