Definition und Funktionsweise:
Linearmotoren sind Elektromotoren, die eine direkte Linearbewegung erzeugen, ohne dass mechanische Umwandlungselemente wie Spindeln, Riemen oder Zahnräder erforderlich sind. Sie arbeiten nach demselben physikalischen Prinzip wie rotierende Elektromotoren (elektromagnetische Anziehung und Abstoßung), sind aber „abgerollt“ oder „abgewickelt“.
Ein Linearmotor besteht typischerweise aus zwei Hauptteilen: einem Primärteil (oft der Stator mit Wicklungen) und einem Sekundärteil (oft der Läufer mit Permanentmagneten oder Spulen). Einer der Teile ist fest montiert, der andere bewegt sich linear entlang des festen Teils.
Vorteile und Eigenschaften:
Linearmotoren bieten erhebliche Vorteile, insbesondere in hochdynamischen und präzisen Anwendungen:
- Direktantrieb: Keine Umwandlungsverluste durch mechanische Getriebe, Spindeln oder Riemen, was zu höchstem Wirkungsgrad führt.
- Hohe Dynamik: Extrem hohe Beschleunigungen und Geschwindigkeiten sind möglich, da keine rotierenden Massen beschleunigt werden müssen und keine mechanischen Begrenzungen bestehen.
- Hohe Präzision: Sehr genaue Positionierung und Wiederholgenauigkeit, oft im Sub-Mikrometerbereich, da kein mechanisches Spiel auftritt.
- Geringer Verschleiß: Berührungsloser Betrieb (außer Wälzführungen), was den Verschleiß minimiert und die Lebensdauer erhöht.
- Einfache Mechanik: Reduziert die Anzahl der Komponenten im Vergleich zu Spindelantrieben.
- Hohe Steifigkeit: Bessere Regelgüte.
Nachteile:
- Oft teurer in der Anschaffung als Spindelantriebe.
- Erzeugen höhere Wärme, die abgeführt werden muss.
- Erfordern oft präzise Linearführungen und Wegmesssysteme.
- Können hohe Haltekräfte benötigen (oft durch Permanentmagnete).
Anwendungsbereiche in der Automatisierung:
Linearmotoren sind prädestiniert für Anwendungen, die an die Grenzen der Bewegungssteuerung stoßen:
- Werkzeugmaschinen: Für die hochdynamische und präzise Achspositionierung in Dreh-, Fräs-, Laser- und Schleifmaschinen.
- Elektronikfertigung: Bestückungsautomaten, Wafer-Handling.
- Halbleiterindustrie: Für höchste Präzision in der Fertigung.
- Robotertechnik: In Portalrobotern oder als Antrieb für X-Y-Tische.
- Optische Inspektionssysteme.
- Intelligente Transportsysteme: Wie Beckhoff XTS und XPlanar oder B&R ACOPOStrak, die auf Linearmotorprinzipien basieren.
Linearmotoren sind ein Schlüssel für die Entwicklung von hochperformanten und präzisen Maschinenkonzepten in der Industrie 4.0.
→ Siehe auch: Servomotor, Motion Control, Kugelumlaufspindel, Linearführung, XTS (eXtended Transport System), XPlanar
