Die kostengünstige Anwendung für Ihr eigenes Design.

Obwohl eisenlose Linearmotoren seit mehr als einem Jahrzehnt in Halbleiter- und Elektronikanwendungen eingesetzt werden, werden sie von vielen Designern und OEMs immer noch als „Nischenprodukte“ angesehen. Doch die Wahrnehmung von Linearmotoren als kostspielige Lösung für einzigartige Anwendungen ändert sich langsam, da immer mehr Branchen sie als Ersatz für Kugelumlaufspindeln in Verpackungs-, Montage- und Teileladeanwendungen einsetzen. Und obwohl die Kosten der Linearmotortechnologie im letzten Jahrzehnt gesunken sind, muss die Wahl zwischen einem Linearmotor und einer Kugelumlaufspindel sowohl die Leistungsanforderungen der Anwendung als auch die Gesamtbetriebskosten über die Lebensdauer der Maschine oder des Systems berücksichtigen. Nachfolgend sind einige der wichtigsten Parameter aufgeführt, die beim Vergleich und bei der Auswahl zwischen Kugelumlaufspindeln und Linearmotoren zu berücksichtigen sind.

Wo Linearmotoren glänzen

Ein Linearmotor ist im Wesentlichen ein „abgerollter“ Servomotor, bei dem der Rotor mit Permanentmagneten zum stationären Teil (auch Sekundärmagnet genannt) und der Stator zum beweglichen Teil (auch Primärteil oder Forcer genannt) wird, wobei die Spulen darin eingekapselt sind Epoxidharz. Der bekannteste Vorteil von Linearmotoren ist das Fehlen beweglicher Teile, wodurch sie eine wesentlich höhere Positionierungsgenauigkeit und Wiederholgenauigkeit als Kugelumlaufspindeln erreichen. Ein weiterer Vorteil hinsichtlich der Positioniergenauigkeit bietet der Encoder. Während Kugelumlaufspindeln typischerweise einen am Motor montierten Drehgeber für die Positionsrückmeldung verwenden, verwenden Linearmotoren eine magnetische oder optische Linearskala für die Positionsrückmeldung. Die lineare Skala misst die Position an der Last, was eine genauere Ablesung der tatsächlichen Position ermöglicht. Bei Anwendungen mit sehr hoher Präzision kann diese genauere Positionsrückmeldung den Unterschied zwischen einem Teil, das den Spezifikationen entspricht, und einem Teil, das Nacharbeit oder Ausschuss erfordert, ausmachen.

Rotatorischer Linearmotor

In einem früheren Artikel haben wir den Kompromiss zwischen Geschwindigkeit und Verfahrweg bei Kugelumlaufspindelanwendungen diskutiert. Auch hier bieten Linearmotoren Vorteile. Die zulässige Verfahrlänge von Linearmotoren ist theoretisch unbegrenzt, wobei andere Komponenten des Systems – Linearlager, Kabelmanagement und Encoder – den maximalen Verfahrweg vorgeben. Ebenso sind die maximale Geschwindigkeit und Beschleunigung von Linearmotoren viel höher als die von Kugelumlaufspindeln, mit typischen Nennwerten von bis zu 10 m/s Geschwindigkeit und 10 g Beschleunigung, sofern andere Systemkomponenten richtig dimensioniert sind, um diese Spezifikationen zu erfüllen. Trotz der durch andere Komponenten des Systems auferlegten Grenzen sind Linearmotoren in Anwendungen, die sowohl einen langen Verfahrweg als auch eine hohe Geschwindigkeit erfordern, immer noch besser als Kugelumlaufspindeln. Sie haben außerdem den Vorteil, dass sie unabhängig voneinander angetriebene Schlitten (Primärteile) auf demselben Sekundärteil ermöglichen. Dies ist besonders nützlich bei einigen Verpackungsanwendungen, bei denen das zu verpackende Material vor dem Einlegen in das Verpackungsmedium komprimiert werden muss (denken Sie an Windeln, die in einem Polybeutel verpackt sind).

Faktoren der Gesamtbetriebskosten

Wartung und Zuverlässigkeit sind wichtige Kriterien bei der Gesamtbetriebskostenanalyse, und Linearmotoren bieten über die gesamte Lebensdauer des Systems mehrere Vorteile. Erstens erfordern Linearmotoren selbst keine Wartung, da sie keine mechanisch beweglichen Teile enthalten. Nur die linearen Stützlager müssen regelmäßig geschmiert werden, und viele Lager werden mittlerweile mit der Option „Langzeitschmierung“ oder „Lebensdauerschmierung“ angeboten. Das Fehlen beweglicher Teile im Antriebssystem verbessert auch die Zuverlässigkeit, da es keine Wälzkörper, Lagerlaufbahnen oder Dichtungen gibt, die verschleißen und mit der Zeit ausgetauscht werden müssen.

Bei jedem linearen System ist es wichtig, die Umgebung und die Notwendigkeit von Dichtungen und Schutzabdeckungen zu berücksichtigen. Linearmotoren bilden da keine Ausnahme, da sie schwieriger zu umschließen und zu schützen sind als herkömmliche Kugelumlaufspindelbaugruppen. In vielen Fällen können Linearmotoren jedoch aggressiveren Verschmutzungen standhalten als Kugelumlaufspindeln, sofern die Linearlager ordnungsgemäß für die Arbeitsumgebung abgedichtet sind.

Bei Linearmotoren ist die Temperatur der kritischere Umgebungsfaktor. Da das zum Einkapseln der Spulen in einem eisenlosen Linearmotor verwendete Epoxidharz die Wärme nicht ohne weiteres ableitet, ist möglicherweise eine Kühlung – entweder über Druckluft oder Wasser – erforderlich, um eine akzeptable Betriebstemperatur sowohl für den Motor als auch für die Montagestruktur aufrechtzuerhalten. Einige Hersteller verwenden Epoxidharze mit hoher Wärmeableitungsfähigkeit, es ist jedoch wichtig, die Wärmeableitung des Motors und die Auswirkung der Temperatur auf die verfügbare Kraft des Motors zu überprüfen.

Immer mehr Branchen und Anwendungen fordern lange Verfahrwege, hohe Geschwindigkeiten und eine hohe Positionierungsgenauigkeit. Während viele Arten von Linearsystemen zwei dieser drei Kriterien erfüllen können, sind Linearmotoren die einzige Technologie, die alle drei ohne Kompromisse erfüllen kann. Da Durchsatz und Gesamtbetriebskosten zu den entscheidenden Faktoren bei der Technologieauswahl werden, werden Designer und OEMs immer vertrauter mit Linearmotortechnologien und helfen ihnen, neben Riemen, Zahnstangen und Ritzeln und sogar Kugelumlaufspindeln von der „Nische“ zum Mainstream-Status zu gelangen.