Lineaire aandrijvingen maken gebruik van een specifieke energievorm – hydraulisch, pneumatisch of elektrisch – om een lineaire beweging tot stand te brengen. In de afgelopen decennia heeft Rotero een uitgebreid assortiment opgebouwd; variërend van actuatoren en kogelomloopspindels tot elektrocilinders, hefkolommen en sledes. Op diverse thema’s worden regelmatig innovaties geïntroduceerd. Bijvoorbeeld op het vlak van duurzaamheid, compactheid of nauwkeurigheid. Wat te denken van de LMCA serie van Unimotion met een positioneringsnauwkeurigheid tot ±1 μm en versnellingen tot 10 m/s2…
Voor veel industriële maar ook commerciële toepassingen worden lineaire aandrijvingen ingezet. Binnen de maakindustrie zijn ze onmisbaar in de assemblage en de logistieke afdeling. In zwaardere sectoren als de (petro)chemie of offshore worden vijzels ingezet om grote boorplatforms veilig en nauwkeurig in hoogte te verstellen. Hetzelfde type is – in een lichtere uitvoering – ook te vinden voor het verstellen van ziekenhuisbedden of kantoormeubilair. En wat te denken van de hoognauwkeurige kogelomploopspindels die CNC-machines de hoge nauwkeurigheid geven die nodig is voor het nauwkeurig verspanen van uiteenlopende producten?
Voor iedere opdracht een beste oplossing
Uiteindelijk bepaalt de applicatie in combinatie met de omgeving waarin hij functioneert welke lineaire aandrijving de voorkeur heeft. Hydraulische varianten worden bijvoorbeeld ingezet in applicaties waar de krachtdichtheid hoog moet zijn. Hiermee kom je al snel in de eerdergenoemde zwaardere industrieën, hijsapplicaties of ander zwaar transport. Hydraulische varianten kunnen nauwkeurig bewegen maar zijn qua engineering vaak wat complexer. Ook zijn er veel extra componenten nodig, is regelmatig onderhoud belangrijk bestaat er altijd kans op lekkage van olie.
Pneumatische systemen zijn geliefd voor toepassingen in hygiënische omgevingen zoals de voedingsmiddelenindustrie of de farmacie. Ook in explosiegevaarlijke ruimtes kunnen pneumatische lineaire aandrijvingen uitkomst bieden. Vaak bepaalt de installatie welke keuze wordt gemaakt. Als er al pneumatiek aanwezig is, ligt de keuze voor pneumatiek voor de hand. In andere gevallen is dat niet zo natuurlijk. Omdat lucht samendrukbaar is kunnen deze aandrijvingen vaak probleemloos kortstondig worden overbelast. Dezelfde eigenschap zorgt er echter ook voor dat hoognauwkeurige toepassingen lastig worden. Daarbij is perslucht een van de duurste media in de industrie.
De hydraulische en pneumatische varianten laat Rotero bewust bij de specialisten in de betreffende vakgebieden. Daar staat tegenover dat de specialistische kennis in elektrische aandrijftechniek breed terug komt een uitgebreid assortiment nauwkeurige lineaire aandrijvingen. De elektrische variant komt ook verreweg het meeste voor. De initiële kosten (voor aanschaf) zijn weliswaar wat hoger dan de andere twee typen, maar daar staat tegenover dat juist deze uitvoeringen uiterst nauwkeurig zijn aan te sturen. Zeker wanneer gebruik wordt gemaakt van een feedbacksysteem zoals een encoder die de positie en snelheid kan terugkoppelen. Elektromotoren zijn bovendien beschikbaar met zowel zeer kleine als zeer grote vermogens en bieden hiermee voor een breed toepassingsgebied een geschikte oplossing.
Een speciale variant van de elektrische lineaire aandrijving is de lineaire motor. Deze aandrijving is te beschouwen als een uitgerolde elektromotor die direct een lineaire beweging genereert zonder mechanische spindel of riem. Een voorbeeld van een lineaire motor is de aandrijving van de magneetzweeftrein.
Duurzaamheid en nauwkeurigheid
Hoewel de meeste lineaire actuatoren vrijwel zijn uitontwikkeld, zitten producenten van lineaire motoren niet stil. Zo doen zij mee met de industriebrede focus op duurzaamheid. Deze vertaalt zich enerzijds in het streven naar een lager energieverbruik en anderzijds een langere levensduur. De eerste factor is te bereiken door onder meer een elektromotor in te zetten met een hoge energie-efficiëntie en daarnaast te zorgen voor een lage wrijving door een goede uitlijning en optimale smering. Vertragingskasten zijn vaak levensduur gesmeerd en vereisen geen specifiek (preventief) onderhoud meer waardoor een gebruiksduur van 30.000 uur geen bijzonderheid meer is.
Ook modules die energie kunnen terugwinnen leveren hun bijdrage; de teruggewonnen (rem)energie wordt afgegeven aan het net of tijdelijk opgeslagen in bijvoorbeeld een servoregelaar. Een langere levensduur wordt bereikt door het gebruik van hoogwaardige materialen en (eveneens) een goede smering waardoor slijtage tot een minimum wordt beperkt.
Verder is de rol van de besturing essentieel om de efficiëntie van een complete aandrijving te maximaliseren. Door de aandrijvingen bijvoorbeeld aan te sturen vanuit een gecontroleerd motion profiel, worden overbelastingen van het mechanische systeem vermeden. Er ontstaan geen schokken zoals dit bijvoorbeeld wel bij een eindaanslag van een pneumatische beweging het geval is. Dit verhoogt de levensduur, niet alleen van de lineaire aandrijving zelf, maar ook van de aangedreven last en bijhorende geleiding.
Hoge krachtdichtheid
Technische ontwikkelingen hebben inmiddels ook geleid tot een steeds hogere krachtdichtheid. Deze is onder meer kenmerkend voor de Unimotion LMCA-serie uit het Rotero assortiment. Dit betekent dat met deze nieuwe lineaire motoren een efficiënt machineontwerp mogelijk is evenals snelle en nauwkeurige bewegingen. In concrete cijfers bedraagt de positioneringsnauwkeurigheid 0,1 µm en lopen de versnellingen op tot 10 m/s2. Aan de basis van deze eigenschappen staat een kernloos ontwerp en de directe aandrijving. Dit maakt de LMCA-serie onder meer bij uitstek geschikt voor toepassing in de laserindustrie, medische technologie en elektronica-assemblage. Het ontbreken van mechanische overbrengingen draagt tevens bij aan vermindering van de slijtage en onderhoudskosten.
De bijzondere eigenschappen hangen tevens samen met de thermische efficiëntie van de motoren. Deze helpt de levensduur van de motor te verlengen en vermindert de behoefte aan (externe) koelmechanismes. Door de lage wikkeltemperaturen wordt oververhitting voorkomen wat een groot voordeel is voor laserlas applicaties. Dit wordt versterkt door het feit dat de LMCA-serie is ontworpen met een opmerkelijk lage coggingkracht. Dit bevordert een vloeiende en nauwkeurige lineaire beweging, minimaliseert trillingen en verbetert de snijnauwkeurigheid.
De nieuwe Unimotion LMCA serie lineaire motoren is speciaal ontwikkeld voor toepassingen waar hoge versnelling, nauwkeurige positionering en betrouwbaarheid essentieel zijn – zoals bij precisie-lasersnijden. Versnellingen lopen tot 10 m/s2.
Lees over:
