2008-04-24

Lineaarimoottorin koko pienenee

Faulhaber ryhmään kuuluva sveitsiläinen Minimotor SA on kehitellyt sarjavalmistukseen erittäin pienikokoisen lineaarimoottorin. Uuden Quickshaft LM1247 -moottorin poikkileikkaus on vain 12mm x 12mm ja pituus 47mm. Karan halkaisija on 6mm. Toistaiseksi iskun pituuksia on kaksi: 20 mm ja 80 mm.

Perinteisesti sähkötoiminen lineaariliike toteutetaan muuttamalla moottorin pyörivä liike lineaariseksi erilaisin kampimekanismein, hihnoin tai ruuvein. Tästä aiheutuva osien määrän kasvaminen lisää jo sinällään vikaantumisen riskiä. Tämän lisäksi tiedetään, että erilaiset kampimekanismit ovat alttiita kulumiselle, hihnat pyrkivät venymään ja ruuvit värisemään. Näitä ongelmia lineaarimoottoreilla ei ole, koska moottori koostuu vain kahdesta osasta: runko-osasta ja karasta. Runko-osan sisään on asennettu putkimainen käämi ja karan sisään magneetit. Koska kara kulkee sitä ympäröivän rungon läpi kosketuksettomasti, moottori ei kulu käydessään.

Lineaarimoottorit ovat paljon nopeampia kuin ruuvimekanismit ja hihnat. Nopea Stig Wahlström Oy:n edustama LM 1247 moottori voi kulkea myös hyvin hitaasti ja erittäin tasaisella nopeudella. Laajan nopeusalueen lisäksi moottorilla on erinomaiset kiihtyvyysominaisuudet. Moottorin suuri kiihtyvyys on juuri se ominaisuus, joka tekee siitä ylivertaisen muihin mekanismivaihtoehtoihin nähden. Esimerkiksi tuotantolaitteissa pyritään käyttämään nopeampia toimilaitteita lyhyempien läpimenoaikojen toivossa. Monet teolliset prosessit vuorostaan vaativat niin nopeita ja hallittuja korjausliikkeitä, että lineaarimoottori tuntuu lähes ainoalta vaihtoehdolta toimilaitteeksi.

Uudella Quickshaft -moottorilla voidaan suorittaa hallittuja liikkeitä ilman ulkopuolista takaisinkytkentää. Sisäänrakennettu analogisia Hall-antureita hyödyntävä pulssianturi tekee sekä asemoinnin että kommutoinnin mahdolliseksi.

Faulhaber-Minimotorin moottorit ovat aina perustuneet moottorin raudattomaan rakenteeseen. Sama pätee myös uuden lineaarimoottorin suhteen. Raudattoman rakenteensa ansiosta karan liike on nykimätöntä ja moottorin kehittämä voima on tasainen sekä puristettaessa että vedettäessä. Viimeksi mainitusta on etua, kun tarvitaan hellä ote liikuteltavasta esineestä tai kun tarvitaan tasainen kireyden säätö.

Paineilmasylinterin korvaaminen lineaarimoottorilla tulee kyseeseen etenkin tapauksissa, joissa paineilmaa ei muuten tarvita, ympäristö ei salli paineilman äänekkäitä tussahduksia tai iskunpituuden ja nopeuden on oltava tarkasti säädettävissä. Maininnan arvoista on, että lineaarimoottori on äänetön sekä paikallaan ollessaan että liikkuessaan.

Lineaarimoottorin LM1247 rakenne avaa mahdollisuuksia uudenlaisiin rakenneratkaisuihin. Kaksi runko-osaa voidaan asentaa samalle karalle. Kumpikin on liikuteltavissa toisesta riippumatta. Törmäysvaara on tietenkin ehkäistävä ennakolta. Rakenne sallii myös karan pyörittämisen riippumatta sitä onko kara liikkeessä vai paikallaan. Mielenkiintoisia piirteitä, jotka saattavat ratkaista monta ylitsepääsemättömältä näyttävää ongelmaa laitevalmistuksessa.

LM1247 moottorin ominaisuudet saadaan vaivattomasti käyttöön saman valmistajan servo-ohjaimen avulla. Tällä yhdistelmällä moottorin karan nopeutta voidaan säätää nopeusalueella 1 mm/s – 2,7 m/s tai kara voidaan asemoida 40 mikrometrin tarkkuudella. Karan välittämä voima, joka voi suurimmillaan olla 9N, on säädettävissä. Säädöt ja asemoinnit tapahtuvat joko jänniteviestillä tai sarjaväylän kautta. Useampaa moottoria voidaan käyttää saman väylän kautta ja moottoreiden liikkeet ovat synkronoitavissa toisiinsa. Ohjaimen sisäiseen muistiin on tallennettavissa ohjelmia, jotka haluttaessa käynnistyvät kun järjestelmään kytketään virta.

Tämän moottorin ainutlaatuisuudesta johtuen kaikki sovellutuskohteet eivät vielä ole selvillä. Epäilemättä tuotantolaitteet, lääketieteelliset laitteet ja erilaiset instrumentit tarjoavat sopivan sovellutuspohjan tulokkaalle.

Tietoa yrityksestä: Stig Wahlström Oy