Antriebstechnik Linearmotoren mit hoher Dynamik und Kraftdichte

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Die eisenbehafteten Linearmotoren der Produktlinie cyber linear motor eignen sich für dynamische Anwendungen, in denen kurze Hübe und hohe Zyklenzahlen zuverlässig beherrscht werden müssen.

Bei der Produktlinie cyber linear motor L3S/L3SK, welche Wittenstein cyber motor mit dem Erwerb eines traditionsreichen tschechischen Herstellers im Jahr 2024 in ihr Portfolio integriert hat, handelt es sich um technologisch performante Produkte für Value-for-Money-Applikationen in Hochpräzisions- und Hochleistungsanwendungen. Das hohe Maß an Modularität der Motoren bietet dabei besondere Möglichkeiten zur konstruktiv und wirtschaftlich effizienten Anpassung an individuelle Aufgabenstellungen. Eingesetzt wird die neue Produktlinie von Wittenstein cyber motor unter anderem in industriellen und forschungsnahen High-End-Test- und Simulationssystemen, in Maschinen zum Laserschneiden und -schweißen, in Wasserstahlschneideanlagen oder in der Verpackungstechnik. 

Eisenbehaftete Linearmotoren: Aufbau, Funktion und Vorteile

Bei der Produktlinie cyber linear motor L3S/L3SK handelt es sich um Dreiphasen-Synchronlinearmotoren in Flachbauweise, die in Form von modularen Komponenten geliefert werden. Ihr Primärteil besteht aus einem Blechpaket aus gestapelten Lamellen, in dessen Nuten eine dreiphasige Wicklung eingesetzt wird. Dieses Motorenelement steht in verschiedenen Aktivteilbreiten zwischen 30 Millimetern und 250 Millimetern sowie Aktivteillängen von bis zu einem Meter zur Verfügung. Als Gegenstück dienen die mit Permanentmagneten bestückten Sekundärteile. Der Wechselstrom in den Wicklungen erzeugt ein wanderndes Magnetfeld, das mit den Magneten interagiert. Hierbei entsteht eine Linearkraft, die Bewegung erzeugt – ohne mechanische Umwandlung über Spindeln oder Zahnstangen. Dieses auch den L3S- und L3SK-Motoren von Wittenstein cyber motor zugrunde liegende Wirkprinzip bietet eine Reihe von Vorteilen, unter anderem eine hohe Kraftdichte, einen geringeren Stromverbrauch als eisenlose Linearmotoren bei gleicher Kraft sowie höhere Beschleunigungswerte – alles ideal für hochdynamische Fahrzeugsimulations-, Materialprüfungs-, Pick-and-Place- oder CNC-Anwendungen. 

Varianten mit Konvektions- und Flüssigkeitskühlung 

Die Serie cyber linear motor L3S/L3SK bietet vielfältige Möglichkeiten für den Forschungs- und Industrieeinsatz. Bereits die konvektionsgekühlten L3S-Standardmodelle erreichen Dauernennkräfte von 150 N bis 7,5 kN. Sind höhere Kräfte oder – beispielsweise in messtechnischen Hochpräzisionsanwendungen – ein besonders leistungsfähiges Wärmemanagement erforderlich, steht mit dem cyber linear motor L3SK eine flüssigkeitsgekühlte Variante zur Verfügung. Hierbei ist im Primärteil ein passend geformtes Kupferrohr zur optimalen Wärmeabfuhr in der Nut eingebaut. Durch seine wirkungsvolle Wärmeableitung ist der L3SK sogar für Dauernennkräfte von 300 N bis 12 kN spezifiziert. Neben den genannten Dauernennkräften erreichen die Linearmotoren der Serie cyber linear motor Geschwindigkeiten von 0,01 mm/s bis 42 m/s sowie Bewegungsfrequenzen bis 60 Hz – und dies mit einer Positioniergenauigkeit bis in den µm-Bereich. 

Auf individuelle Applikationsanforderungen anpassbar

Beide Motorvarianten L3S und L3SK sind modular aufgebaut und unterstützen so eine Vielzahl von Optionen – bis hin zur vollständig maßgeschneiderten Lösung. So können die Motoren auch invertiert oder doppelseitig angeordnet werden. In ihren jeweiligen Kraftkonstanten lassen sie sich durch die verfügbaren Aktivbreiten und -längen in ihren Abmessungen so skalieren, dass sie optimal in das Gesamtdesign der Anwendung integriert werden können. Weiterhin sind kundenspezifische Wicklungssysteme für unterschiedliche Kraftkonstanten und Hochgeschwindigkeitsanwendungen realisierbar. Wicklungssysteme und spezielle Isolationsoptionen für verschiedene Zwischenkreisspannungen von 140 VDC bis 700 VDC können ebenso umgesetzt werden wie Ausführungen mit einer erhöhten IP-Schutzart. Auch die Position der Ausgangskabel kann an spezifische Anwendungsanforderungen angepasst werden. Integrationsseitig sind der cyber linear motor L3S wie auch der cyber linear motor L3SK mit individuellen Bohrbildern für die Montage erhältlich sowie mit allen industrieüblichen Steuerungen kompatibel.

In der EU hergestellt 

Die eisenbehafteten Linearmotoren der Produktlinie cyber linear motor L3S/L3SK (iron core) werden an Produktionsstandorten der Wittenstein-Gruppe in Tschechien und Deutschland gefertigt. Ihre optimale Performance entfalten die Lösungen der Linearmotoren bereits in automotiven Forschungs-, Test- und Simulationssystemen, in der Materialprüfung, in automatisierten Produktions- und Montagelinien, in Druck-, Leiterplattenbohr- und CNC-Laserbearbeitungsmaschinen, in optischen Geräten sowie weiteren Bereichen der industriellen Automatisierung. In einer Reihe von Anwendungen kommen sie zunehmend als Ersatz von Hydraulikaktuatoren zum Einsatz, weil sie prinzipbedingt keine Leckage-Risiken aufweisen sowie über eine einfache Infrastruktur und reglungstechnische Eigenschaften verfügen.

Elektrische Linearaktuatoren der Produktline cyber force actuator MA/MG

Sollten die Kräfte der Linearmotoren einmal nicht ausreichen, bietet Wittenstein cyber motor ebenfalls elektromechanische Linearaktuatoren der Produktlinie cyber force actuator MA/MG. Sie ermöglichen in einer Vielzahl unterschiedlichster Anwendungen – im Gegensatz zu Hydraulik- und Pneumatikzylindern – präzise und flexibel steuerbare Positioniervorgänge, ohne dass Umrüstarbeiten an der Maschine erforderlich sind. Ein besonderes Merkmal dieser Aktuatoren ist die vollständige Integration des Gewindetriebs in das Antriebsgehäuse. Servomotor, Spindeltrieb und Gebersystem bilden eine geschlossene, hochintegrierte und einbaufertige Einheit mit höchster Dynamik, Kompaktheit und Überlastfähigkeit bis zu 170 kN.

Pavel Rozprym ist Sales Manager bei der Wittenstein cyber motor s.r.o. in Brünn (CZ).

Erik Stephan ist Vertriebsingenieur bei der Wittenstein cyber motor GmbH in Igersheim.