Linearmotorachse / Stage

Neben dem Linearmotor als reiner Bausatz (d.h. Spulenteil + Magnetbahn als Einbauteile) gibt es auch die Möglichkeit, den Linearmotor als fertige Achse zu beziehen. Diese Variante wird teilweise auch als Lineareinheit als Direktantrieb oder als lineare Verfahreinheit genannt. Die Linearmotorachsen vom Hersteller SINADRIVES bestehen aus einem Linearmotor (Spulenteil + Magnetbahn) mit Schlitten, Linearführungen und Gehäuse. Ein eingebautes Wegmesssystem ermöglicht eine genaue Lage- oder Geschwindigkeitsregelung.

Die Linearmotorachsen können auch zu Handlingssystemen (Handhabungssysteme) kombiniert werden z.B.

  • Gantry
  • Portal
  • Kreuztisch
  • XYZ-Roboter
  • kartesischer Roboter
  • 4-achs System usw.).

Entsprechende Bilder sehen Sie in der Spalte rechts.

MLE Familie für eine Wiederholgenauigkeit von ±10µm

Die MLE Familie von Linearmotorachsen ermöglicht eine Wiederholgenauigkeit von ±10µm durch steife Linearführungen und Mechanik und ein entsprechendes Wegmesssystem. Der verbaute Linearmotor ist eisenbehaftet und somit zwar nicht rastmomentfrei, bietet jedoch dank des Eisenkerns in der Wicklung jede Menge Kraft. Siehe weiter unten, unsere MLU-Serie für rastmomentfreie Linearmotorachsen.

Die MLE-Familien sind wie folgt:

  • MLE3-Serie: Spitzenkräfte von 105 bis 420N
  • MLE5-Serie: Spitzenkräfte von 400 bis 1.600N
  • MLE7-Serie: Spitzenkräfte von 1.600 bis 4.000N

Den Katalog können Sie oben rechts herunterladen.

MLL Familie für eine Wiederholgenauigkeit von ±100µm

Als Low-Cost Variante für Anwendungen mit geringeren Anforderungen an die Wiederholgenauigkeit, bieten wir MLL-Familie, eine neue Serie von preisoptimierten Linearmotorachsen. Die Hublängen von bis zu 2000 mm sind preislich vergleichbar mit bekannten Lösungen, wie Zahnriemenachsen oder Spindelachsen. Das bedeutet, Sie haben die Möglichkeit, bei gleichem Preis eine dynamische und spindelfreie bzw. riemenfreie Technologie in Ihre Maschine zu integrieren. Wichtigste Merkmale:

  • Dauerkräfte bis 600 N, Spitzenkräfte  bis 1200 N
  • Wegmesssystem mit Auflösung ±30 µm
  • Wiederholgenauigkeit der gesamten Achse ±100µm
  • Beschleunigung 80 m/s2, Geschwindigkeit bis 2 - 3 m/s
  • Maximallänge 4 m / Achse
  • Einheiten anreihbar

Den Katalog können Sie oben rechts herunterladen.

MLU Familie für hohe Dynamik bei geringerer Kraft

Unsere Linearmotorachsen der MLU-Serie bestehen aus einem eisenlosen Linearmotor mit integrierter Lagerung und integriertem Gebersystem. Die MLU Linearmotorachsen bieten Spitzenkräfte bis 400N. Der Spulenteil des Linearmotors ist eisenlos (d.h. hat keinen Eisenkern). Das heisst, der Motor hat zwar weniger Spitzenkräfte als die MLE- oder MLL-Familien, kann jedoch erheblich schneller fahren und beschleunigen. Damit ist die MLU-Familie für Anwendungen mit hoher Dynamik gut geeignet. Ein weiterer Vorteil: eisenlose Linearmtoren haben kein Rastmoment (engl. "Cogging"). Rastmoment entsteht dadurch, dass der Eisenkern eines Linearmotors eine Anziehungskraft durch die Permanentmagnete (in der Magnetbahn) erfährt. Eisenlose Motoren haben keinen Eisenkern und sind dadurch Rastmomentfrei. Rastmomentfreitheit ist ein grosser Vorteil bei Anwendungen, die entweder eine hohe Geschwindigkeitskonstanz fordern, oder aber, wo mit Kriechgeschwindigkeit verfahren werden sollten.

Überblick der wichtigsten Merkmale der MLU-Familie:

  • Wiederholgenauigkeit Messsystem: ± 1 μm
  • Wiederholgenauigkeit Lineareinheit: ± 10 μm
  • Maximale Geschwindigkeit: 9 m/s
  • Maximale Beschleunigung: 200 m/s2
  • Maximale Länge ohne Trennstellen: bis zu 1.000 mm

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Servoregelung von Linearmotoren bei Nanometeraufgaben

Bei Aufgaben wie z.B. mikrometer- oder nanometergenaue Positionierung, oder bei Aufgaben wie z.B. verfahren mit Kriechgeschwindigkeit, ist Rastmomentfreiheit bei Linearmotoren ein Muss. Das reicht aber bei weitem nicht aus, um das Aufgabenziel zu erreichen. Weitere Voraussetzungen sind: ein hochaufgelöstes Wegmesssystem sowie ein Linearservoverstärker (d.h. nichttaktender Servoverstärker oder Servoregler oder Servoumrichter). Im Bereich der hochaufgelöstes Wegmesssysteme bieten wir optische Wegmesssysteme an. Eine Überblick derer können Sie unter diesem Link finden. Als linearer Servoverstärker bieten wir unser eigenes Produkt der LWM-Familie an. Mehr Informationen finden Sie unter diesem Link. Die meisten Servoverstärker sind taktend d.h. verwenden Pulsweitenmodulation (d.h. Zerhacken der Spannung) um den gewünschten Strom einzustellen. Das Takten führt jedoch zum Stromrippel (d.h. überlagerter Wechselstrom). Der Stromrippel wiederherum führt zu Kraftwelligkeit.

Genau diese Welligkeit macht es schwieriger, anspruchsvolle Servoaufgaben wie z.B. Mikrometer- oder Nanometergenaue Positionierung, oder bei Aufgaben wie z.B. verfahren mit Kriechgeschwindigkeit erfolgreich in Betrieb zu nehmen. Als letzter und vielleicht wichtigster Erfolgsfaktor zählt die Erfahrung eines Inbetriebnahmeingenieurs, der öfter solche komplexen Systeme in Betrieb genommen hat. MACCON bietet genau solche Ingenieurleistungen an. Wir haben in den Branchen Halbleiter, Optik, Laser sowie Weltraum vielen Kunden mit unserem Erfahrungsschatz zum Erfolg verholfen. Nehmen Sie Kontakt mit uns auf, um mit einem erfahrenen Ingenieur über Ihre technischen Anforderungen zu sprechen!

Hintergrund zu Linearmotorachsen

Lineare Verstellbewegungen sind ein wichtiger Teil moderner Automatisierungssanlagen. Das Verfahren von Millionen Zyklen lässt die Nachfrage von Automatisierung ständig steigen, dabei wird eine immer höhere Wiederholgenauigkeit und bessere Qualität der Komponenten gefordert.

Als erfahrener Partner für Direktantriebslösungen bieten wir innovative Produkte an, die für eine schnelle und exakte Positionierung und Wiederholgenauigkeit konzipiert sind. Die Linearmotorachse, basierend auf der Permanetmagnet-Synchronmotortechnologie, bietet erhebliche Vorteile in Dynamik, Genauigkeit und Zuverlässigkeit. Die fettgeschmierten Linearführungen ermöglichen einen Betrieb ohne zusätzliche Wartung.

Das Ziel unserer Linearmotorachsen ist es, die Arbeit von Technikern und Ingenieuren zu erleichtern und eine komplette Achse mit Führungsprofil, Führungen, Linearmotor, Encoder, Stecker, Endschalter sowie einer Energieführungskette zu liefern. Direkt angetriebene Linearachsen können mit zahlreichen Vorteilen punkten – so haben sie im Vergleich zu klassischen Achsen (z.B. Spindel- und Zahnriemenachsen) einen wesentlich besseren Wirkungsgrad, eine höhere Überlastfähigkeit und bessere Kosteneffizienz. Herausstehende Motoren und Getriebe entfallen. Unsere MLL, MLE und MLU Serien sind außerdem mit den gängigsten Servokontrollverstärkern kompatibel. So können Sie Ihren vertrauten Servoverstärker anwenden und damit eine schnellere Inbetriebnahme erreichen.

Nehmen Sie Kontakt mit uns auf, um Ihr Projekt mit einem erfahrenen Ingenieur zu besprechen!

Kabellose Energieübertragung

Für extreme Bedingungen wie z.B. Reinräume oder explosionsgeschütze Räume muss die elektrische Energie anderweitig an die Motorspule übertragen werden. Ein anderer Grund könnte auch sein: extrem hohe Beschleunigungen oder Platzeinschränkungen, die eine Kabelzuführung ausschliessen. Für solche Fälle bieten wir Sonderlinearmotorachsen an, welche auf kabellose Energieübertragung basieren. Diese sind:

  • Energieübertragung über Schleifkontakt oder
  • induktive Energieübertragung

Energieübertragung über Schleifkontakt

Bei dieser Variante wird die elektrische Energie über Schleifkontakt übertragen. Solche Schleifkontakte haben üblicherweise eine Laufleistung von ca. 20.000km. Der Servoregler ist auf dem Linearmotorschlitten montiert, zusammen mit dem Encoder-Lesekopf. Damit hat der Servoregler einen direkten Anschluss an dem Encoder-Lesekopf. Die Sollwertvorgabe erfolgt über "Wireless CANopen" (CANopen Feldbus über Funk). Somit braucht der Linearmotorschlitten weder ein Leistungskabel noch ein Feedbackkabel. Der Kabelschlepp fällt damit auch weg und der damit verbundene Platzbedarf.

Induktive Energieübertragung

Die induktive Energieübertragung hat den Vorteil, dass die Laufleistung nicht durch Abnutzung von Schleifkontakten beschränkt ist. Zudem eignet sich diese Lösung für Anwendungen unter extremen Bedingungen wie in Reinräumen oder explosionsgeschützten Bereichen. Im Gegensatz zur Energieübertragung über Schleifkontakt: bei der induktiven Energieübertragung, entsteht kein Staub durch den mechanischen Abrieb zwischen Bürste und Stromschiene.

Nachwievor kann sowohl der Servoregler als auch der Encoder-Lesekopf am Schlitten des Linearmotors montiert sein. Die Sollwertvorgabe erfolgt über "Wireless CANopen" (CANopen Feldbus über Funk). Somit braucht der Linearmotorschlitten weder ein Leistungskabel noch ein Feedbackkabel.

MACCON betreibt Forschung und Entwicklung zum Thema: Hochfrequente induktive Energieübertragung. Das Ziel: eine induktive Empfängerspule zu entwickeln mit einer deutlich höheren Leistungsdichte als bisher möglich. Die hohe Leistungsdichte erfordert den Einsatz deutlich höherer Frequenzen. Im Gegensatz zu heutigen induktiven Energieübertragungssystemen (abgesehen von Kleinleistungen sind diese im Bereich von 20-140 kHz) werden Arbeitsfrequenzen im MHz-Bereich notwendig.

Die magnetischen Kreise müssen so ausgelegt werden, dass die Energieübertragung auf die Nutzfläche begrenzt wird und gleichzeitig müssen ausbreitungsfähige Wellen verhindert werden. Wir verwenden speziell ausgelegte Litzenkabel und Leiterplattentechnologien mit optimierten Geometrien, um Spulenverluste bei hohen Frequenzen zu reduzieren. Wir setzen Leistungselektronik mit Schaltfrequenzen im MHz-Bereich ein. Wir verwenden Leistungshalbleitern mit großer Bandlücke zur Sicherstellung der geforderten Leistungen bei den hohen Frequenzen bei gleichzeitig hohem Wirkungsgrad

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