Der Linearmotor ist die entscheidende Lösung.

Linearmotoren ermöglichen präzises Positionieren und ein hochdynamisches Ansprechverhalten für zahlreiche Bewegungssteuerungsaufgaben. Bei Werkzeugmaschinen umfassen diese nicht nur Eilgangvorgänge, sondern auch langsame, konstante Bewegungen von Maschinenköpfen, Spindelschlitten, Werkzeugführungssystemen und Werkstückhandhabungseinrichtungen.

Trotz ihrer Leistungsfähigkeit spielten Linearmotoren in der Entwicklung moderner Maschinen, die Quantensprünge in der Steuerungstechnik erlebt haben, keine bedeutende Rolle. Laut Siemens-Vertretern nutzen moderne Maschinen größtenteils immer noch jahrzehntealte Schlittenantriebstechniken. Die Maschinen haben sich von bandgesteuerten NC-Systemen vergangener Zeiten, angetrieben von Servomotoren und Kugelgewindetrieben, zu den hochentwickelten CNC-Steuerungen von heute entwickelt, die CAD-Dateien verarbeiten und auf Knopfdruck Maschinenprogramme generieren. Doch die Schlitten heutiger Maschinen werden größtenteils immer noch von Servomotoren und Kugelgewindetrieben angetrieben.

Linearmotoren sind bewährt und wirtschaftlich, und es ist an der Zeit, dass die mechanischen Systeme dieser Maschinen mit der Steuerungstechnik Schritt halten. So kann beispielsweise der Austausch mechanischer Komponenten durch Linearmotoren laut Unternehmensangaben erhebliche Kosteneinsparungen ermöglichen. Die Motoren bilden ein komplettes Antriebssystem, das Zuverlässigkeit, Präzision, hohe dynamische Stabilität, geringen Wartungsaufwand und eine schnellere Produktion bietet.

Ein Vorteil von Linearmotoren ist ihre Einfachheit. Zwei Hauptkomponenten – die Primärkomponente mit Elektromagneten und die Sekundärkomponente (mit Permanentmagneten oder magnetfrei) – treiben das bewegliche Element an. Dadurch entfallen Servomotoren, Resolver, Tachometer, Kupplungen, Riemenscheiben, Zahnriemen, Kugelgewindetriebe und -muttern, Stützlager, Schmier- und Kühlsysteme.

Zu den weiteren Vorteilen gehören hohe Beschleunigungen und Verzögerungen, hohe Geschwindigkeiten über lange Strecken bei konstanter Geschwindigkeit, spielfreie Positionierung, berührungsloser Betrieb ohne mechanischen Verschleiß und Designflexibilität, da die primären Abschnitte stationär oder beweglich sein können.

Linearmotoren eignen sich daher als Ersatz für: • Hohlkugelgewindetriebe mit Kühlsystemen zur thermischen Stabilisierung. • Zahnstangenantriebe mit teuren Drehmomentmotoren und Getrieben. • Kettenantriebe, die Hydraulikmotoren mit hohem Drehmoment und Hydraulikaggregate benötigen.

Eine stationäre Linearmotorschiene (mit oder ohne Magnete) kann mehrere Hauptsegmente tragen, die entweder denselben Schlitten in einer Master-Slave-Konfiguration bewegen oder separate Schlitten unabhängig voneinander mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten und in unterschiedliche Richtungen führen. Dies ermöglicht es Konstrukteuren, die Antriebe von Mehrschlittenmaschinen zu konsolidieren, um Kosten zu senken und die Produktivität zu steigern. Beispielsweise kann ein Laser, eine Wasserstrahlschneidanlage oder eine Fräse mit zwei auf dem Portal montierten Köpfen, die von Linearmotoren angetrieben werden, gleichzeitig zwei symmetrische oder spiegelbildliche Teile bearbeiten und so erheblich Rohmaterial einsparen.

Beim Bewegen großer und schwerer Portalschlitten erzeugen mehrere, beidseitig am Portal montierte Hauptsegmente die zum Beschleunigen und Abbremsen des Schlittens erforderliche Kraft. Zusätzlich kann die Kraftkapazität durch mehrere nebeneinander angeordnete Nebenschienen erhöht werden.

Bei beweglichen Schlitten, bei denen lange Kabel Probleme bereiten, können ein oder mehrere Primärsegmente an einer festen Basis befestigt und die Sekundärsegmente am beweglichen Element angebracht werden. Dies reduziert die Belastung des Schlittens und ermöglicht Zyklen mit hohen Schwingungsfrequenzen, die mit herkömmlichen mechanischen Antrieben nicht realisierbar wären. Zudem können kürzere Kabel mit geringerer Biegung verwendet werden.

Führende Hersteller bieten eine breite Palette an Linearmotoren für vielfältige Anwendungen. Motoren für Spitzenlasten zeichnen sich durch hohe Beschleunigungs- und Verzögerungswerte sowie hohe Geschwindigkeiten aus und eignen sich für horizontale oder kompensierte vertikale Achsen. Typische Anwendungsbereiche sind Werkzeugmaschinen mit hochdynamischen Bewegungen, Laserbearbeitung und Materialhandhabungsanlagen.