Linearmotor ist die Schlüsselantwort.

Linearmotoren bieten eine präzise Positionierung und eine hohe Dynamik für viele Bewegungssteuerungsaufgaben. Bei Werkzeugmaschinen gehören dazu nicht nur Eilgänge, sondern auch langsame, konstante Geschwindigkeitsbewegungen von Maschinenköpfen, Spindelschlitten, Werkzeugverwaltungssystemen und Teilehandhabungsgeräten.

Trotz ihrer Leistungsfähigkeit haben Linearmotoren jedoch keine nennenswerte Rolle bei der Weiterentwicklung des modernen Maschinendesigns gespielt, das Quantensprünge in der Steuerungstechnik mit sich gebracht hat. Vielmehr nutzen moderne Maschinen größtenteils noch jahrzehntealte Schlittenantriebstechniken, so Siemens-Vertreter. Maschinen haben sich von der bandbetriebenen NC-Maschine vor Jahren, die von Servomotoren und Kugelumlaufspindeln angetrieben wurde, zu hochentwickelten CNC-Steuerungen von heute entwickelt, die CAD-Dateien verarbeiten und auf Knopfdruck Maschinenprogramme generieren. Allerdings werden die Schlitten heutiger Maschinen größtenteils immer noch durch Servomotoren und Kugelumlaufspindeln angetrieben.

Linearmotoren haben sich bewährt und sind wirtschaftlich, und es ist an der Zeit, dass die Mechanik dieser Maschinen mit der Steuerungstechnik Schritt hält. Laut Unternehmensvertretern kann beispielsweise der Austausch mechanischer Komponenten durch Linearmotoren zu erheblichen Kosteneinsparungen führen. Die Motoren bilden ein Gesamtantriebssystem, das Zuverlässigkeit, Präzision, hohe dynamische Stabilität, geringen Wartungsaufwand und eine schnellere Produktion bietet.

Ein Vorteil besteht darin, dass Linearmotoren einfach sind. Zwei Hauptkomponenten, die Primärkomponente enthält Elektromagnete und die Sekundärkomponente entweder mit Permanentmagneten oder ohne Magnete, treiben das bewegliche Element an. Dadurch entfallen Servomotoren, Resolver, Drehzahlmesser, Kupplungen, Riemenscheiben, Zahnriemen, Kugelumlaufspindeln und Muttern, Stützlager, Schmiersysteme und Kühlsysteme.

Weitere Vorteile sind hohe Beschleunigungen und Verzögerungen, hohe Geschwindigkeiten über weite Distanzen bei konstanter Geschwindigkeit, spielfreie Positionierung, berührungsloser Betrieb ohne mechanischen Verschleiß sowie Designflexibilität, da Primärteile stationär oder beweglich sein können.

Dies macht Linearmotoren zu geeigneten Kandidaten für den Ersatz von: • Hohlkugelumlaufspindeln mit Kühlmittelsystemen zur thermischen Stabilisierung. • Zahnstangenantriebe mit teuren Torquemotoren und Getrieben. • Kettenantriebe, die drehmomentstarke Hydraulikmotoren und Hydraulikaggregate erfordern.

Eine stationäre Schiene mit Linearmotor (mit oder ohne Magneten) kann mehrere Primärteile unterstützen, die entweder denselben Schlitten in einer Master-Slave-Konfiguration oder separate Schlitten unabhängig voneinander mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten und in verschiedene Richtungen bewegen. Dadurch können Konstrukteure Antriebe auf Mehrschlittenmaschinen konsolidieren, um Kosten zu senken und die Produktivität zu verbessern. Beispielsweise kann ein Laser, ein Wasserstrahl oder eine Oberfräse mit zwei Köpfen auf dem von Linearmotoren angetriebenen Portal zwei symmetrische oder spiegelbildliche Teile gleichzeitig schneiden und so erheblich Rohmaterial einsparen.

Beim Bewegen großer und schwerer Portalschlitten sorgen mehrere Primärteile, die auf beiden Seiten des Portals montiert sind, für die Kraft, die zum Beschleunigen und Abbremsen des Schlittens erforderlich ist. Darüber hinaus können mehrere Nebengleise nebeneinander installiert werden, um die Kraftkapazität zu erhöhen.

Bei beweglichen Schlitten, bei denen lange Kabel Probleme bereiten, können ein oder mehrere Primärabschnitte an einer stationären Basis und die Sekundärabschnitte am beweglichen Element befestigt werden. Dies entlastet den Schlitten und ermöglicht Zyklen mit hohen Schwingzahlen, die mit herkömmlichen mechanischen Antrieben sonst nicht möglich wären. Es ermöglicht auch kürzere Kabel mit weniger Biegung.

Führende Hersteller bieten eine Reihe von Linearmotoren für eine Vielzahl von Anwendungen an. Spitzenlastmotoren haben hohe Beschleunigungs-/Verzögerungs- und Geschwindigkeitsraten und können für horizontale oder kompensierte vertikale Achsen verwendet werden. Typische Anwendungen sind Werkzeugmaschinen mit hochdynamischen Bewegungen, Laserbearbeitung und Materialhandhabungsgeräte.