Vorteile bei Performance und Präzision

Linearmotoren, die Krafterzeugung und -übertragung vereinen, gewinnen bei Montage und Handling auch aus Sicht der eA-Schwesterzeitschrift Automationspraxis zunehmend an Bedeutung. Aus diesem Grund hat die Redaktion Experten von IEF Werner, IPTE und Rexroth um eine Einschätzung der Vor- und Nachteile dieser Technik gebeten. Gefragt wurde: Ist es aus Ihrer Sicht sinnvoll, Linearmotoren für Lösungen in den Bereichen Montage und Handling einzusetzen?

Moser: Neben den klassischen Antriebselementen Zahnriemen und Spindel bietet IEF Werner seit nunmehr mehreren Jahren auch Lösungen mit Linearmotoren an. Im Vergleich zu zahnriemen- bzw. spindelgetriebenen Lineareinheiten kann bei linearmotorgetriebenen Lineareinheiten auf eine ganze Reihe von mechanischen Bauelementen verzichtet werden. So entfallen die Riemenumlenkung oder die Spindellagerung. Dadurch bauen Lineareinheiten mit Linearmotor in der Regel kompakter und beanspruchen so weniger Bauraum. Durch den Wegfall von Übertragungselementen, wie Zahnriemen und Spindel, ist die Positioniergenauigkeit von Linearmotoren im Allge-meinen wesentlich besser. Umkehrspiel gibt es bei Linearmotoren nicht. Der minimalistische Aufbau mit einhergehender geringer Anzahl von Bauteilen sorgt für leisen Lauf und wartungsarme Lineareinheiten. Bei entsprechender Dimensionierung lassen sich mit linearmotorgetriebenen Lineareinheiten sehr hohe Geschwindigkeiten und Beschleunigungen erzielen, was für einen wesentlichen Taktzeitvorteil beim Anwender sorgt. Bestens bewährt haben sich die Linearmo-torachsen beispielsweise beim Handhaben von Kleinstteilen. Auch der vertikale Einsatz dieser Lineareinheiten ist möglich. Ein Gewichtsausgleich sorgt dafür, dass möglichst wenig an Dynamik verloren geht. Nicht unberücksichtigt bleiben soll auch die Tatsache, dass die Lineareinheiten nicht eingesetzt werden können, wenn in der Umgebung magnetische Stäube vorhanden sind. Hervorzuheben ist zudem, dass die Preise für linearmotorgetriebene Lineareinheiten inzwischen ein Niveau erreicht haben, die sie, unter Berücksichtigung der Vorteile, attraktiv erscheinen lassen.

Schwinn: Je nach Anwendung gibt es verschiedene Antriebsarten, die sich für die Automatisierung von Montage- und Handhabungsanlagen eignen. Positionieraufgaben mit hohen Verfahrgeschwindigkeiten oder schnell aufeinander folgende kurzhubige Bewegungen mit hohen Beschleu-nigungen können bei herkömmlichen elektromechanischen Systemen zum Verschleiß der mechanischen Komponenten führen. Für den höchsten Leistungsbereich ist deshalb meist der Direktantrieb mit einem Linearmotor die passende Lösung. Lineare Direktantriebe bieten durch ihre Verschleißfreiheit eine hohe Anlagenverfügbarkeit bei gleichzeitig gesteigerter Dynamik. Dabei bleibt die hohe Genauigkeit eines Linearan-triebs über die gesamte Maschinenlebensdauer erhalten. Für hochpräzise Positionierungen ist nach wie vor auch der Kugelgewindetrieb sehr gut geeignet. Neuentwicklungen, z.B. integrierte Spindelunterstützungen oder angetriebene Muttern, erlauben es, auch hochdynamische Anwendungen mit dem Kugelgewindetrieb anzutreiben. Insbesondere bei langen Achsen ist der Zahnriemen eine Alternative. Er liegt bei Kosten und Geschwindigkeit vorn, ist aber in der Präzision stark limitiert. Entscheidend für die zu wählende Antriebsart – zu finden im technologieübergreifenden Rexroth-Portfolio – ist die Gesamtbetrachtung der Beschaffungs- und Betriebskosten für die jeweilige Anwendung.

Theis: Beim Linearmotor bedarf es keiner zusätzlichen Mechanik mehr, die eine rotierende Bewegung eines Elektromotors in eine Linearbewegung umsetzt. Dadurch lassen sich hohe Beschleunigungen und hohe Verfahrgeschwindigkeiten erzielen. Der Linearmotor zeichnet sich im Vergleich zum Kugelgewindetrieb grundsätzlich durch seine hohe Positionier- und Wiederholgenauigkeit aus. Er ist fast wartungsfrei, besitzt weniger Verschleißteile und ist im Betrieb leiser. Dem steht jedoch ein relativ hoher Anschaffungspreis gegenüber. Da bei der Auslegung von Systemen insbesondere die Relation von technischen Anforderungen und Kosten entscheidend sind, werden Linearmotoren eher in Highend-Systemen zu finden sein – also insbesondere dort, wo kostengünstigere Systeme nicht mehr die technischen Anforderungen erzielen. Als Beispiele für den Einsatz von Linearmotoren bei der IPTE Germany GmbH, die unterschiedlichste Anforderungsprofile automatisieren muss, sind Nutzentrennmaschinen, Sonderbestück- und flexible Einpresssysteme zu nennen. Diese Systeme – hier waren insbesondere Performance und Präzision ausschlaggebend – hätten mit anderen Positioniertechnologien nur schwerlich die Qualitäts- und Kostenanforderungen der Kunden erfüllen können. Berücksichtigt man im Sondermaschinenbau den Trend von steigenden Anforderungen an Performance, Genauigkeit sowie an die Flexibilität hinsichtlich der Produktvarianten, werden die Marktanteile von Linearmotoren mittelfristig steigen – nicht zuletzt unterstützt durch die fallenden Kosten bei den Antriebsreglern.