Als het gereedschap van een machine in meer dan één richting moet worden bewogen, dan heeft deze machine tot nog toe twee elektromotoren nodig. Het Institut für Fertigungstechnik und Werkzeugmaschinen (IFW) van de Leibniz Universität Hannover heeft een motor ontwikkeld die in beide aandrijfrichtingen werkt.
Bij de traditionele XY-aandrijving zorgt de eerste motor voor de voorwaartse en achterwaartse beweging en draagt de tweede motor, die de aandrijving naar links en rechts (of naar boven en beneden) bijstuurt. Samen kunnen deze beide motoren zo alle punten van een vlak aansturen.
Maar samen zijn ze ook relatief zwaar en hebben door hun constructie veel plaats nodig. Dit zijn ongunstige eigenschappen voor een snelle en precieze positionering, vooral als het om zeer dynamische machines gaat.
Planaire motor
Het voor de hand liggende idee van de planaire motor vergt veel elementair onderzoek zonder garantie op succes. De Deutsche Forschungsgemeinschaft financiert sinds 2010 het basisonderzoek voor een tweeassige directe lineaire meer-coördinaten aandrijving op de bruikbaarheid in gereedschapsmachines.
Nadat de haalbaarheid van de motor onder meer met simulaties was aangetoond, konden de onderzoekers overgaan tot het concept en de implementatie van het prototype.
Techniek
Een van de grootste uitdagingen was de elektromagnetische uitvoering van de motor, omdat de normaal gebruikelijke kracht die de motor opwekt, nu niet meer in één richting gaat werken. Volledig nieuwe technologie voor kruiswikkelingen, gecombineerd met een geschikt permanent magnetisch veld in de vorm van een schaakbordpatroon, vormden geschikte oplossingsmodulen.
De resulterende, in elke gewenste richting binnen het vlak wijzende kracht bedient een werktafel, die wordt geleid over loodrecht ten opzichte van elkaar aangebrachte rails.
De opbouw van een eerste prototype voor een experimentele validering van het concept van het aandrijfsysteem (meercoördinaten aandrijving).
De aandrijving heeft een aantal voordelen. Het is een compacte constructie met een evenwichtige vermogensverdeling op de aparte assen, een stijve constructie en grote nauwkeurigheid bij het positioneren. Het prototype beweegt een werktafel van 0,3 m × 0,3 m en versnelt deze plus een werkstuk tot 80 kg tijdens het positioneren tot 2 g, het dubbele van de versnelling van de zwaartekracht.
Toepassingen
De onderzoekers voorzien een veelheid aan mogelijke toepassingen. De nieuwe aandrijving is geschikt voor het gebruik in speciale, draai- en freesmachines of in aanvoersystemen, waarbij delen in de X- en Y-richting bewegen. Behalve in de machinebouw zijn nog veel toepassingen te bedenken zoals in de medische techniek, de fysiotherapie of in de gaming industrie, want de motor kan bijvoorbeeld met de joystick worden bestuurd.
Voor het overbrengen van de succesvolle fundamentele onderzoeken naar concrete industriële toepassingen werken de onderzoekers graag samen met industriële partners.
