Der Linearmotor, ein fester Bestandteil moderner Antriebstechnik, hat in den letzten Jahren bemerkenswerte Fortschritte gemacht. Diese Entwicklung geht Hand in Hand mit den Neuerungen bei Linearaktuator und Elektrozylinder. Unsere umfangreiche Übersicht präsentiert die aktuellsten Features und Technologie-Trends dieser Antriebskomponenten. Lesen Sie, was diverse Hersteller für Ihre Konstruktion entwickelt haben.

Rexroth Linearmotor

Inhalt

Intelligence in Motion aus dem weltweiten Netzwerk

Kocomotion Linearaktuator21.10.2023 | Koco Motion präsentiert zur SPS vom 14. bis 16. November 2023 in Nürnberg seine Expertise für maßgeschneiderte Antriebslösungen, u. a. verschiedene Linearaktuatoren. Auf dieser Basis bedient das Systemhaus die wachsende Nachfrage nach kundenspezifischen Antrieben.

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Linearmotor mit Bestwerten bei Dynamik und Energieeffizienz

10.10.2023 | Bis zu 50 % geringere Verlustleistung und bis zu 40 % mehr Nennkraft: Diese hohe Dynamik  bringen die neuen L7-Linearmotoren von Schaeffler. Gepaart mit besonders niedrigen Betriebskosten lassen sich signifikant kürzere Bearbeitungszyklen realisieren. 

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Linearmotor Einzelachsen und Aktuatoren im Paket

29.08.2023 | Bosch Rexroth präsentiert auf der Motek 2023 ein Automationspaket (Bild oben), welches analog zu den Mehrachssystemen mit einzelne Linearmotoren sowie Aktuatoren kombinierbar ist. Optional ist auf Anfrage die Bediensoftware der Smart Function Kits Handling, Pressing oder Dispensing enthalten. Die Pakete können online im Shop bestellt werden und sind kurzfristig lieferbar. Der Service von Rexroth unterstützt bei der Inbetriebnahme und bietet Dienstleistungen für lange Lebenszyklen.

Mit einfachem Engineering, schneller Inbetriebnahme und lange Lebenszyklen möchte Bosch Rexroth seine Linearachsen und elektromechanischen Zylinder mit den Automationspaketen verleihen. Typische Anwendungen finden sich im Handling sowie bei Pressen- oder Dosieraufgaben.

Linear-Motor, Regler, Filter und Verkabelung

Die Pakete ergänzen die Mechanik um einen Servomotor, Antriebsregler, Netzfilter und Verkabelung. Die Kabel gibt es in drei Längen. Bei den Antriebsreglern hat der Anwender die Wahl zwischen Indradrive oder Ctrlx Drive. Die Antriebsparameter werden im Werk im Motorgeber-Datenspeicher hinterlegt und für eine schnellere Inbetriebnahme automatisch ausgelesen. Der Netzfilter unterstützt die Signalverarbeitung zur Peripherie und sorgt für eine störungsfrequenzfreie Funktion der Einzelachse.

Highspeed Linearmotoren-Achsen

30.03.2020 | Mit der Hochgeschwindigkeits-Lineartechnik von Dunkermotoren kann ein Linearmotor mechanisch und elektrisch integriert werden. Für anspruchsvollere Anforderungen lassen sich mehrere Linearmotoren unabhängig voneinander auf einer Achse positionieren.

Piezomotoren für Diagnose, OP und andere Anwendungen

Piezomotor Piezomotor01.07.2020 | Piezomotoren eignen sich sehr gut für medizinische Applikationen. In manchen Anwendungen der Diagnostik und vor allem in Verbindung mit dem MRT (Magnetresonanztomographen) sind sie sogar alternativlos. Der schwedische Anbieter Piezomotor hat sich auf die kleinen Antriebe spezialisiert.

Piezomotoren bieten bei geringer Baugröße große Präzision. Diese Eigenschaften benötigen Diagnosegeräte, Digitalscanner, Operationsroboter und Insulinpumpen. Doch wie funktioniert so ein Piezomotor? Die Baugruppen basieren auf Piezoelektrizität. Dabei ist eine Reihe bimorpher Biegewandler so angeordnet, dass diese sich bei Anlegen einer Spannung minimal biegen und ausdehnen. Kombiniert zu Paaren werden sie abwechselnd angesteuert. Dadurch bewegen sie eine Antriebsstange in Nanometerauflösung.

Piezomotor in MRT Roboter und PET Scanner

Die Nanometer genaue Positionierung durch einen Piezomotor liefert exakte und reproduzierbare Ergebnisse mit ultrahoher Auflösung. Ein linearer mit Piezoelektrizität betriebener Motor sorgt zum Beispiel in einer Dosierpumpe für die gewünschte Dosierung im Nanoliter Bereich.

Piezomotor FunktionDie Piezomotoren können zudem unmagnetisch sein. Das qualifiziert sie für MRT Anwendungen. Das Worcester Polytechnic Institute (WPI) hat mithilfe von Piezomotoren einen MRT-Operationsroboter entwickelt. Dieser arbeitet selbst unter Einfluss eines mehrere Tesla starken Magnetfeldes störungsfrei.

Der Roboter ermöglicht nun beispielsweise Präzisions-Thermoablation bei Gehirntumoren. Oder er positioniert Elektroden für die tiefe Hirnstimulation zur Parkinson Behandlung. Auch eine MRT-geführte Biopsie bei Prostatakrebs ist mit dem MRT möglich.

Unmagnetischer Linearmotor für Strahlungseinsatz

Weil sich die Linearmotoren für Vakuumeinsatz eignen, können sie in Strahlungsanwendungen eingesetzt werden. Ein Beispiel hierfür ist die Positronen-Emissions-Tomographie (PET). Zur Herstellung der radioaktiven Isotope zum Scannen und der Diagnose von Tumoren und kleinsten Metastasen ist ein sogenanntes Zyklotron nötig.

Ein solches Zyklotron ist teuer und komplex und nicht jede Klinik hat die Möglichkeit, diese Isotope herzustellen. Weil Isotope schnell zerfallen, muss ihre Herstellung in der Nähe des PET-Scanners erfolgen. Vakuum kompatible Piezomotoren vereinfachen die Architektur eines Zyklotrons wesentlich und machen ihre Anschaffung erschwinglich.

Präzise Elektrozylinder mit hoher Wiederholgenauigkeit

12.07.2019 | IMI Precision Engineering hat die neue Elektrozylinder-Serie „Elion“ vorgestellt. Die elektromechanischen Antriebe mit Kolbenstange runden das umfangreiche Programm an Pneumatik- und Hydraulikzylindern des Herstellers ab. Sie bieten eine präzise Steuerung, genaue Positionierung und hohe Wiederholgenauigkeit.

Die Beschleunigung und Geschwindigkeit der Elektrozylinder sind regelbar. Eine Vielzahl von Zwischenstellungen können so mit hoher Präzision und Wiederholgenauigkeit angefahren werden. Diese gute Regelbarkeit erlaubt den Zylindern, ohne abruptes Anhalten in ihre Position zu gleiten. Die Positionierflexibilität ermöglicht die synchrone Bewegung mehrerer Antriebe, ohne dass sie anhalten müssen oder die Position überfahren. Der Motor des elektromechanischen Antriebs wird nur dann mit Strom versorgt, wenn Bewegung erforderlich oder eine externe Kraft vorhanden ist.

Die Elion Zylinder eignen sich für Einsatzbereiche, in denen Vibrationen und störende Bewegungen nicht vertretbar sind. Für Anwendungen in Industriezweigen wie Automotive, Lebensmitteltechnik, Getränke- und Verpackungsindustrie, Etikettierung, Materialhandhabung und Werkzeug-Maschine sind die auf ISO 15552 basierenden Elektrozylinder prädestiniert.

Schrittmotor Linearaktuatoren in Hülle und Fülle

25.02.2019 | Schrittmotor Linearaktuatoren sind im Kommen, insbesondere dann, wenn sie die aufwendigen Pneumatikzylinder eliminieren können. Grund genug, um mal hinter die Kulissen des umfangreichen Portfolios von Koco Motion zu schauen, das es in Standardausführung und kundenspezifisch gibt.

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Linear-Servomotor steuert Münzsortierer ohne SPS

10.12.2018 | Die Antriebsplattform Kannmotion von Koco Motion und Adlos wurde um einige Features erweitert. Was damit u. a. möglich ist, haben die Kooperationspartner kürzlich anhand eines Münzsortierers auf der SPS IPC Drives 2018 in Nürnberg demonstriert.

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Elektromechanische Linearaktuator in drei Ausführungen

05.12.2017 | Parker Hannifin bietet drei Antriebsvarianten an hochwertigen Aktuatoren für die Automatisierung von Maschinen und Anlagen: Jede Alternative der Aktuatoren mit Zahnriemen, Spindel oder Linearmotor basieren auf einer modularen und flexiblen Konstruktion – für ein Maximum an Flexibilität.

Um stets die bestmögliche Lösung beim jeweiligen Einsatz zu erhalten, kann der Anwender zwischen Aktuatoren mit Linear-, Vertikal- oder Elektrozylindern wählen. Für elektromechanische Linearantriebe sind angeschlossene Systeme zur Echtzeitüberwachung der Produktion sowie zur besseren Rückverfolgbarkeit und einfacheren Wartung verfügbar. Sie ermöglichen einen wirtschaftlicheren Betrieb und einen reduzierten Energie-Verbrauch.

Darüber hinaus entwickelt der Hersteller Aktuatoren für spezielle Anwendungen, zum Beispiel Reinraum-Versionen oder Modelle für den Einsatz in der Lebensmittelindustrie. Die mechanischen Komponenten lassen sich mithilfe der entsprechenden Befestigungsmöglichkeiten und des Zubehörs kombinieren und zu Mehrachssystemen zusammenbauen.

Intelligente Transport-Technologie mit Langstator-Linearmotor

br021704.04.2017 | B+R (Bernecker+Rainer) präsentiert das flexible Transportsystem „Supertrak“. Durch die hohe Flexibilität und Vernetzung können Hersteller von Konsumgütern ihre Gesamtanlageneffektivität (OEE) und ihre Gesamtbetriebskosten (TCO) mit Packaging 4.0 optimieren. Supertrak ist die neue Generation einer robusten, benutzerfreundlichen und intelligenten Transport-Technologie auf der Basis von Langstator-Linearmotoren.

Im Gegensatz zu bisherigen Systemen bietet Supertrak industrielle Zuverlässigkeit und einfache Wartbarkeit. Shuttles, die sich unabhängig voneinander bewegen, ermöglichen die Massenfertigung von kundenspezifischen Produkten. Gleichzeitig werden Stillstands- und Rüstzeiten minimiert.

Der Automatisierer zeigt zudem, wie mit den offenen Standards Powerlink, OMAC Pack ML und OPC UA die nötige Vernetzung für das Industrial IoT umgesetzt wird. Mit der durchgehenden Vernetzung von herstellerübergreifenden Linien und Wertschöpfungsketten können Anlagenbetreiber die Wirtschaftlichkeit ihrer Produktion deutlich erhöhen.

Miniatur Schrittmotor positioniert auf engstem Raum

23.03.2015 | Koco Motion erweitert seine Familie miniaturisierter Antriebe. Der neue Miniatur Schrittmotor VSM08-15 kombiniert geringen Platzbedarf mit sehr hoher Leistung. Damit lassen sich einfachste Positionieraufgaben realisieren. Die kleinen Schrittmotoren finden auch in kleinsten Bauräumen ausreichend Platz.

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Linearaktuator mit integrierter Steuerungs- und Leistungselektronik

14.11.2014 | Mit dem Linearaktuator „SCA11-XI“ stellt Dunkermotoren als Vorreiter im Bereich Elektromotoren mit integrierter Elektronik erstmals einen Linearaktuator mit integrierter Steuerungs- und Leistungselektronik vor. Damit legen lineare Direktantriebe endgültig ihr Image als Exoten in der Antriebstechnik ab und werden zu einfach handhabbaren und leicht integrierbaren Aktuatoren mit der linearmotortypischen hohen Dynamik und guten Regelbarkeit.

Die Motoren eignen sich besonders für Einsatzfälle, bei denen eine einfache Linearbewegung auch mit Schlitten ausführt werden soll und der Anwender sich nicht mit mechanischen und elektrischen Schnittstellen beschäftigen möchte. Mechanisch lässt sich der SCA11-XI über in der Primäreinheit ausgeführte Standard-Maschinengewinde befestigen. Das Gleitlager für die Magnetstange ist bereits integriert. Die Basis-Variante des Aktuators wird über digitale Eingänge angesteuert und fährt Positionen an, die vorher über eine einfache Software parametriert werden. Die Zeit für das Design-in und die Inbetriebnahme beim Aufbau werden auf ein absolutes Minimum reduziert.

Linearantriebe mit Kommunikationsschnittstellen

Die SCA11-XI Linearaktuatoren gibt es optional mit integrierter CANopen-, Profibus- oder Ethercat-Schnittstelle. Damit können sie direkt ohne Gateway oder zusätzliche I/O Geräte an Steuerungen verschiedener Hersteller, die standardmäßig in der Automatisierungstechnik Verwendung finden, angebunden werden. Der in Schutzart IP65 ausgeführte Aktuator SCA11-XI kann seine Magnetstange mit bis zu 422 m/s² beschleunigen und erreicht in anderen Konfigurationen eine Spitzengeschwindigkeit von 5,6 m/s. Die Positionierung erfolgt unter Verwendung des integrierten Encoders mit einer absoluten Genauigkeit von ±350 µm und einer Wiederholgenauigkeit von ±12 µm.

Linearaktor für hochauflösende und stabile Positionierung

08.02.2014 | Mit dem N-470 Linearaktor von Physik Instrumente (PI) lässt sich die Justierung mechanischer und optomechanischer Komponenten einfach automatisieren. Er kann nachträglich in gängige Kippspiegelhalter oder Verschiebetische integriert werden, um den Strahlengang optischer Aufbauten auszurichten. Dabei bietet er Stellwege von 7,5  bis 26 mm und ist auch in Vakuumversionen bis 10-6 hPa oder 10-9 hPa erhältlich. Die Montage an die kundenspezifischen Komponenten kann über Gewinde oder Klemmschaft erfolgen.

Der N-470 besitzt eine hohe Bewegungsauflösung von typisch 20 nm und nimmt somit Justierungen sehr präzise vor. Der Piezo Mike Linearaktor hält die Position langzeitstabil und ist erschütterungs- und vibrationsfest. Er verfügt über eine Haltekraft >100 N, eine Vorschubkraft von 22 N und gewährleistet zuverlässiges Anlaufen auch nach langen Stillstandzeiten. Das prädestiniert ihn für „Set-and-Forget“ Anwendungen.

Die hohe Haltekraft und hohe Auflösung erreicht der N-470 durch die Kombination eines Piezomotors mit einer mechanischen Gewindeübersetzung. Dadurch ist er selbsthemmend im Stillstand und muss nicht bestromt werden. Da piezobasierte Antriebe außerdem kompakt sind, ist der N-470 aktuell der kleinste Linearaktor seiner Leistungsklasse. Die Ansteuerelektronik E-870 ist speziell auf die Anforderungen der Piezo Mike Linearaktoren abgestimmt. Eine Endstufe kann in einem Gerät bis zu vier Kanäle seriell ansteuern, wodurch auch die Anschaffungskosten gering gehalten werden.

Vorteile elektrischer Linearantriebe gegenüber pneumatischen

18.04.2010 | IAI stellt die Vorteile moderner Elektrozylinder gegenüber Pneumatikzylinder anhand der „Robo Cylinder“-Produktserie dar: Sie sind nicht anfällig gegen Lastschwankungen, ermöglichen ruckelfreies Anfahren und Anhalten, einfache Geschwindigkeitsregulierung und vieles mehr.

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Häufig gestellte Fragen

Wie funktioniert ein Linearmotor? 

Ein Linearmotor nutzt elektromagnetische Prinzipien, wobei der Stator elektrische Spulen enthält und der Läufer (auch als Rotor bezeichnet) Permanentmagneten besitzt. Wenn Strom durch die Spulen im Stator fließt, entsteht ein Magnetfeld, das den Läufer entlang des Stators bewegt, wodurch eine direkte lineare, auch translatorische Bewegung erzeugt wird, ohne Umwandlung von Rotationsenergie.

Was macht ein Linearmotor?

Ein Linearmotor wandelt elektrische Energie direkt in eine lineare Bewegung um, ohne den Umweg über rotierende Teile wie bei herkömmlichen Motoren. Er bietet direkte Antriebslösungen für präzise und schnelle lineare Verlagerungen und Positionierungen.

Wo werden Linearmotoren verwendet?

Linearmotoren werden in Anwendungen eingesetzt, die präzise lineare Bewegungen erfordern, wie in CNC-Maschinen, Robotik, Halbleiterfertigung, Verpackungsmaschinen und automatisierten Fördersystemen.

Welche Vorteile hat ein Linearmotor?

Ein Linearmotor bietet direkte Antriebslösungen, hohe Präzision, schnelle Beschleunigung, geringen Verschleiß und reduzierte Wartung, da keine mechanischen Übertragungselemente erforderlich sind.

Welche Nachteile haben Linearmotoren?

Linearmotoren können höhere Anschaffungskosten, einen erhöhten Energieverbrauch bei bestimmten Anwendungen und Probleme hinsichtlich Wärmeentwicklung aufweisen. Zudem erfordern sie präzise Steuerungs- und Feedbacksysteme.

Quellenangabe: Dieser Beitrag basiert auf Informationen folgender Unternehmen: B&R, Bosch Rexroth, Dunkermotoren, IAI, IMI Precision Engineering, Koco Motion, Parker Hannifin, Physik Instrumente, Piezomotor, Schaeffler.

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Autorenangabe
Angela Struck

Angela Struck ist Chefredakteurin des developmentscouts und freie Journalistin sowie Geschäftsführerin der Presse Service Büro GbR in Ried.