Hochdynamische Linearmotor-Module für Kurzhub-Anwendungen.

Die Masse gibt den Takt an

Hochdynamische Linearmotor-Module für Kurzhub-Anwendungen. Als Alternative zu Pneumatikzylindern erobern tubulare Linearmotoren immer mehr Anwendungsbereiche in der industriellen Automation. Prädestiniert für Applikationen mit kleinen Hüben sind sie eine hochdynamische, verschleißarme und kompakte Direktantriebslösung. Jung Antriebstechnik stellt neue Linearmotor-Module vor.

Erheblich dynamischer als pneumatische Systeme sind die High Dynamic Linearmotor-Module mit Spitzenkräften von 25 bis 2.700 Newton. Hiermit lassen sich Hübe bis 1.680 Millimeter realisieren. (Foto: Jung Antriebstechnik)

Als entscheidender Faktor für die maximale Beschleunigung eines linearen Direktantriebssystems gilt gemeinhin die Spitzenkraft des Linearmotors. Allerdings sind bei sich wiederholenden zyklischen Fertigungsprozessen nicht allein Beschleunigung und Top-Speed ausschlaggebend für den erreichbaren Dauertakt. Vielmehr bestimmen die periodisch ausgeführten Beschleunigungsvorgänge mit den dazugehörenden trägen Massen die benötigte Effektivkraft des Linearmotors – und begrenzen den Maschinentakt. Die logische Konsequenz daraus kann nur lauten: Die bewegten Massen einer Applikation müssen so gering wie möglich gehalten werden, was sowohl für die Anwendung als auch für die am Linearmotor verbauten Führungs- und Mechaniksysteme und für den Antrieb selbst gilt.

Radikal neues Design
Ausgehend von diesen Anforderungen gelang es dem Wettenberger Unternehmen Jung Antriebstechnik und Automation, ein völlig neues Design für Linearmotor-Module zu realisieren. Die Entwicklung dieser Module der Serie High Dynamic erfolgte unter den Prämissen, die bewegten Massen zu minimieren, ein maximales Beschleunigungsvermögen zu erreichen und eine hohe Verdreh- und Biegesteifigkeit sicherzustellen. Darüber hinaus flossen die Aspekte Kompaktheit, Modularität, lange Lebensdauer, geringe Bauteile-Anzahl und Wartungsfreiheit in die Konstruktion mit ein. So entstand eine kostengünstige und energieeffziente Antriebslösung. Dank ihrer innovativen Konstruktion sind diese Module geeignet für hochdynamische Anwendungen mit kurzen Hüben. Ihr Design ist beispielsweise wie geschaffen für den Einsatz in Montage- und Handhabungstechnik oder Förder- und Verpackungsanlagen. Dem Prinzip der Masse-Minimierung folgend überzeugen die Module durch ihre schlanke, offene Bauweise mit zahlreichen Bohrungen, die große Freiheiten für die Montage und das Befestigen peripherer Komponenten bieten. Ein entscheidendes Merkmal der Konstruktion ist zudem die lineartechnische Führung: Sie besteht aus einer einzigen gehärteten Präzisionsschiene, die sich – geführt in zwei Kugelumlaufwagen – bewegt. Das Besondere daran: Diese Schiene ist Führungs- und Tragelement zugleich. Unter Verzicht auf weitere Konstruktions- und Verkleidungselemente wurde so eine extrem niedrige bewegte Gesamtmasse bei hoher Steifigkeit realisiert.

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Im Dauerbetrieb rasend schnell
Aufgrund ihres minimalistischen Designs erreichen die High Dynamic Linearmotor-Module im Dauerbetrieb erstaunliche Spitzengeschwindigkeiten von fünf Meter pro Sekunde und Beschleunigungen von 150 Meter pro Quadratsekunde. Sie sind damit erheblich dynamischer als pneumatische Systeme. Sie bieten außerdem in der Praxis auch eine höhere Prozessstabilität, weil sich selbst anspruchsvollste Fahrprofile mit beliebig vielen Positionen und Zwischenpositionen mit höchster Präzision realisieren lassen. Derzeit liefert der Hersteller seine High Dynamic Linearmotor-Module in fünf Baugrößen als Baukastensystem mit Spitzenkräften von 25 bis 2.700 Newton.

Führungskompetenz entscheidet
Im Gegensatz zu flachen, eisenbehafteten Linearmotoren besteht bei tubularen Linearmotoren zwischen Aktiv- und Magnetteil keine systembedingte magnetische Anziehungskraft senkrecht zur Bewegungsrichtung. Stromlos sind die beiden Motorkomponenten zueinander nahezu kräftefrei. Das stellt hohe Anforderungen an die Linearführungen der Antriebe. Denn einerseits lassen sich mit den Linearmotoren hohe Beschleunigungen realisieren; anderseits erzeugen sie keine Kräfte, die die Lager in bestimmungsgemäßer Richtung belasten und vorspannen. Es besteht daher das Risiko, dass die Wälzkörper beim Beschleunigen nicht mitgenommen werden und durchrutschen – ihr frühzeitiger Ausfall ist damit vorprogrammiert. Die richtige Auswahl der Linearführung ist also ein zentraler Faktor bei der Konstruktion der Linearmotor-Module. Jung Antriebstechnik führte deshalb langjährige Dauerversuche mit Beschleunigungen bis 20 g durch, die die theoretischen Berechnungen der Führungstechnik-Hersteller verifizieren konnten.    pb

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