Am Aachener WZL entstehen magnetgelagerte Führungen, die mit Direktantrieben kombiniert werden.
Dipl.-Ing. Ulrich Wahner ist Mitarbeiter am WZL
Lineare Direktantriebe und elektronisch gesteuerte magnetische Führungen ermöglichen höchste Geschwindigkeiten und Beschleunigungen. Sie könnten in der Laser- oder Holzbearbeitung sowie in der Handhabung zum Einsatz kommen, wo die Dynamik erforderlich ist, aber nur moderate Prozesskräfte auftreten. Im Gegensatz zu rotatorischen Magnetlagern ist zur Zeit keine lineare Magnetführung für Werkzeugmaschinen kommerziell verfügbar.
Am Werkzeugmaschinenlabor der RWTH Aachen (WZL) wurde ein Vorschubsystem konstruiert, das einen linearen Direktantrieb mit einer Magnetführung kombiniert. Der Linearmotor ist für eine Beschleunigung von 20m/s2 mit einer Geschwindigkeit von über 3m/s ausgelegt. Zwölf Elektromagnete gleichen die Gewichtskraft von Schlitten und Nutzlast (zusammen ca. 750kg) aus und führen ihn seitlich. Damit sich die Magnetführung stabilisieren lässt, wird die Tischlage kontinuierlich gemessen. Mit einer hochdynamischen Leistungselektronik lassen sich die Freiheitsgrade effizient regeln: Die dynamische Störsteifigkeit der Magnetführung beträgt rund 45N/µm. Die statische Steifigkeit ist, bedingt durch das Bauprinzip, unendlich hoch und wird nur von den Stellelementen begrenzt.
Da keine Reibung auftritt, lässt sich das System präzise positionieren und die Schlittenlage in fünf Freiheitsgraden aktiv steuern. So kann der Anwender die Führung an geänderte Bedingungen anpassen, die durch Bearbeitungskräfte oder Werkstückmasse auftreten können. Darüber hinaus lassen sich fertigungstechnisch bedingte Ungenauigkeiten der Führung kompensieren. Grundsätzlich ist es auch möglich, Stellströme der Elektromagnete auszuwerten und zum Überwachen des Prozesses zu nutzen.
Magnetführungen für Werkzeugmaschinen gehören auch zu den Forschungsprojekten der Universität Hannover. Weitere Infos:
hrzms.ifm.uni-hannover.de/mrusk/
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