A pneumatikus munkahengerekkel összevetve a lineáris motorok pontosabbak és költséghatékonyabban üzemeltethetőek.
A mérnökök tisztában vannak vele, hogy a sűrített levegő az egyik legdrágább energiahordozó, így a pneumatikus munkahengerek működtetése nem költséghatékony megoldás. Ennek tudatában egyértelmű technológiai változás tapasztalható a piacon az elektromos aktuátorok irányába, melyekkel gyakran nagyobb teljesítményt lehet elérni mindamellett, hogy közben az összenergia felhasználás csökken. Vizsgálatok alapján elmondható, hogy egyetlen aktuátoros alkalmazás kétéves működése alatt hozzávetőleg 3200 euró takarítható meg.
A pneumatikus rendszerekben a hasznos mozgáshoz szükséges energiát több lépésben állítjuk elő. Először villamos energiával sűrített levegőt állítunk elő, melyet a pneumatikus munkahenger segítségével lineáris mozgássá alakítunk át. Hasonló megfontolások alapján beláthatjuk, hogy a hagyományos villamos megoldás is több lépcsős, nevezetesen a motor forgó mozgását alakítjuk át az aktuátor lineáris mozgásává. A két lépés helyett – jelentős energiamegtakarítást eredményezve – egyetlen lépés is elegendő, ha például a Parker Hannifin ETT lineáris motor sorozatát alkalmazzuk, amelyekkel közvetlenül hozható létre a lineáris mozgás. A működési elv az elektromágnesség elvén alapul, vagyis az állórész által gerjesztett mágneses mező lép kölcsönhatásba a motor mágneseivel és hoz létre lineáris mozgást.
A pneumatikus megoldásokkal összevetve a lineáris motor további előnye, hogy a teljes lökethosszon pontosan pozícionálható. A beépített analóg pozíciószenzorról kapott visszajelzések alapján akár 0,05 mm beállási pontosság is elérhető. Ezen felül a visszacsatolás révén megvalósult áramszabályozással az erő precízen kontrollálható. A legmodernebb lineáris motorok műszaki előnyei vitathatatlanok, de mi a helyzet a költségek terén? Vegyük az alábbi példát néhány jellemző paraméterrel: 15 kg teher mozgatása; 30 ciklus/perc; 0,8m/s sebesség; 2,4m/s² gyorsulás; 0,12 €/KWh energiaköltség; 0,03 € / m³ sűrített levegő előállítási költség; és 10% egyéb veszteség a pneumatikus körben a szűrők és a csövek miatt. Ilyen feltételek mellett a pneumatikus megoldás kb. 2 bar (4.3 liter/ciklus) nyomású sűrített levegőt igényel, míg az ETT termékeknek ciklusonként mindössze 30W villamos energiára van szüksége.
Habár a lineáris motor egyszeri beruházási költsége magasabb a pneumatikus társáénál, a halmozódó energiamegtakarítása rövid idő alatt is számottevő költség előnyt jelent. Az így működtetett rendszer egy éven belül megtéríti beruházásának költségeit. A beüzemelés után 24 hónappal a megtakarítás már 3200€ és ekkor még csak egyetlen aktuátorral számoltunk. Egy szokásos összeszerelő soron található aktuátorok számával kalkulálva rögtön látható, hogy mekkora a megtakarítás lehetősége.
Az energiatakarékos és precíz üzemelésen túl a lineáris motorok további előnyökkel is rendelkeznek, például teljesen ki lehet hagyni a tervezett karbantartási feladatok köréből. A mozgó részegység (rúd) rozsdamentes acélból készül, így nagymértékben ellenáll a legtöbb szennyeződésnek. A rögzítésük szintén egyszerű, mert az ETT lineáris motorok is a pneumatikus aktuátorokra vonatkozó DIN-ISO 15552 sz. szabványok szerint készülnek.
A lineáris motor ideálisan alkalmazható minden olyan egyenes vonalú mozgást igénylő illetve „pick-and-place” műveletnél, ahol nagy teljesítményre, pontos pozícionálásra, és a lehető legrövidebb állásidőre van szükség.
Lineáris egység kiválasztásához és a megfelelő méretezéshez az alkalmazás összes paraméterét figyelembe kell venni. Egy alulbecsült értékkel a motor a kapacitásának határán, nem optimális hatásfokkal fog működni. Másrészről, ha túlbecsülnek egy értéket, a motor a szükségesnél több energiát fog fogyasztani. A rendszertervezőknek tehát ismerniük kell a gép ciklusát, a beszerelési pozíciót, a mozgatandó tömeget, a löketet, és a fellépő mechanikai súrlódásokat. A tervezők munkáját online eszközök támogatják, melyekkel gyorsan és egyszerűen ki lehet választani a megfelelő részegységeket. A Parker tervezéstámogató online eszközei a www.ettsizing.eu oldalon találhatók.
Alessandro Porro, Product Manager Motors, Parker Hannifin
