Wetenschappers van Philips Applied Technologies in Eindhoven hebben een innovatieve techniek ontwikkeld om één lineaire motor twee assen te laten bewegen. Vooral bij bepaalde pick & place-machines, zal de gepatenteerde Philips NForcer-technologie een reductie betekenen in het aantal motoren en elektronische besturingen.
Een reductie in het aantal motoren en besturingen betekent ook een goedkopere machine. Philips denkt vooral dat de nieuwe NForcer technologie goed toegepast kan worden bij machines die elektronische componenten op printplaten plaatsen. Maar de vermindering van de bewegende massa (één motor weegt minder dan twee motoren) zorgt ook voor hogere versnellingen en snelheden.
Levitatie
De techniek zorgt ervoor dat een horizontaal gemonteerde lineaire motor naast een zijdelingse beweging ook een verticale beweging (lift) kan maken. Hierdoor kan met de NForcer-technologie ook een magnetisch levitatie platform gemaakt worden met zes bewegende assen (driedimensionaal schuiven en kantelen), maar met het gebruik van gewone lineaire motoren.
“Het mooie van deze innovatie is dat er absoluut geen modificaties nodig zijn aan de bestaande lineaire motorcomponenten,” legt Dr. Georgo Angelis, senior wetenschapper bij Philips Applied Technologies uit. “Alles wat je moet doen is het re-positioneren van bepaalde componenten in de motor en deze op een intelligente manier aansturen.”
Werking
Ironless, multi-phase lineaire motoren werken middels het principe van een stroom geladen geleider die geplaatst is in een magnetisch veld. Op de geleider werkt een kracht die loodrecht staat op de richting van de stroom en de richting van het magnetisch veld (de Lorentz kracht). Deze kracht genereert de beweging. Bij een conventionele lineaire motor, wordt de stroom geleidt door spoelen, met alleen de verticale kant van de spoelen in het magnetische veld. Met als gevolg dat de motor alleen maar een zijdelingse beweging maakt.
Om een twee dimensionale beweging uit één lineaire motor te krijgen, hebben de wetenschappers van Philips Apptech de positie van de spoelen in relatie tot het magnetisch veld verschoven, zodat het lagere horizontale gedeelte van de spoelen ook in het magnetisch veld vallen. Deze genereren hier ook krachten en dus beweging in een verticale richting.
Door verschuiving van de spoelen in het magnetisch veld kan één lineaire motor ineens twee assen aansturen (foto: Philips Apptech)
Zwevend platform
Omdat met de nieuwe NForcer technologie magnetische levitatie kan worden gegenereerd, is de productie mogelijk van volledige zwevende, lagerloze platformen, die, in tegenstelling tot luchtgelagerde platformen, wel gebruikt kunnen worden in een vacuümomgeving. Een volledig zwevend, magnetisch gelift, lagerloos platform met lange X-as, een korte Y-as en korte Z-as bewegingen inclusief een aantal milli-radialen aan kantel- en draaibewegingen, kan gemaakt worden met slechts vier horizontale magneetbanen (stator) en zes actuatoren (rotor).
Demonstraties
Philips Applied Technologies liet de NForcer technologie voor het eerst zien op de jaarlijkse meeting van de ASPE (American Society for Precision Engineering) die midden oktober in Dallas (Texas) gehouden werd. Er werden demonstraties gegeven met onder meer een single-track pick&place mechanisme met een 200 mm horizontale en een 30 mm verticale beweging en met een magnetisch levitatie platform met zes graden van vrijheid en nanometernauwkeurigheid. Beide opstellingen waren opgebouwd met uit voorraad leverbare motorcomponenten.
