Was ist ein Wellenmotor?
Ein Wellenmotor gehört zu den linearen Servomotoren, die mit Hilfe von Elektrizität eine lineare Bewegung erzeugen.
Das erste Mittel zur Erzeugung einer linearen Bewegung durch Elektrizität ist eine Kugelumlaufspindel. Wellenmotoren bieten gegenüber Kugelumlaufspindeln Vorteile wie hohe Positioniergenauigkeit, hohe Geschwindigkeiten und einen hohen Geräuschpegel sowie die Möglichkeit, mehrere Aktuatoren auf einer einzigen Welle in Form eines Mehrfachantriebs zu steuern.
Ein weiterer wichtiger Unterschied zwischen Wellenmotoren und flachen Linearmotoren, die die gleiche lineare Bewegung wie Wellenmotoren ausführen, ist die kernlose Struktur. Wellenmotoren leiden nicht unter dem Rastmoment, das ein Nachteil von Linearmotoren mit Eisenkern ist.
Anwendungen für Wellenmotoren
Wellenmotoren werden in Mechanismen zur Steuerung linearer Bewegungen eingesetzt. Sie lassen sich grob in Verarbeitungs- und Fertigungsgeräte sowie Mess- und Prüfgeräte unterteilen.
1. Verarbeitungs- und Produktionsanlagen
Beispiele für Anwendungen in der Bearbeitungs- und Fertigungsindustrie sind Metallbearbeitungsmaschinen, Funkenerosionsmaschinen, Laserschneidmaschinen, Präzisions-XY-Tische, Stepper und Beschichtungsanlagen/Entwickler.
2. Mess- und Prüfgeräte
Beispiele für Mess- und Prüfgeräte sind Prüfgeräte für Flüssigkristall- und Halbleiteranwendungen, Mikroskope für osteoide Organismen, spektroskopische und optische Messmaschinen, Prüfgeräte für Leiterplatten, Oberflächenprüfgeräte, dreidimensionale Messgeräte, Sonden und Scanner.
Darüber hinaus werden Wellenmotoren auch dort eingesetzt, wo mehrere Antriebseinheiten auf einer Welle erforderlich sind, wo zwei Wellen zum Bewegen großer, schwerer Gegenstände verwendet werden und wo hohe Umweltverträglichkeit gefordert ist.
Funktionsweise von Wellenmotoren
Wellenmotoren bestehen aus einem Wellenteil und einem Spulenteil. Der Wellenteil besteht aus mehreren zylindrischen Magneten, die so angeordnet sind, dass ihre N- und S-Pole einander gegenüberliegen, und die in einem Edelstahlzylinder untergebracht sind.
Die Besonderheit des Wellenteils besteht darin, dass die Magnete so angeordnet sind, dass sie sich mit den gleichen Polen gegenüberstehen und somit eine starke Magnetkraft erzeugen. Der Spulenteil ist der Teil, der sich als Beweger bewegt und um den Wellenteil gewickelt ist. Wenn ein Strom an die Spule angelegt und ein Magnetfeld erzeugt wird, entsteht eine Schubkraft nach der Fleming’schen Linksregel. Das Funktionsprinzip des Wellenmotors besteht darin, die Position und die Geschwindigkeit des Antriebs durch die Steuerung des Stroms zu kontrollieren.
Merkmale von Wellenmotoren
Wellenmotoren haben vier Hauptmerkmale:
1. Einfacher Aufbau
Die Struktur eines Wellenmotors besteht nur aus einem Wellenteil und einem Spulenteil. Der Wellenteil besteht aus einem Dauermagneten und der Spulenteil aus einer gewickelten Spule, sodass es keine komplizierten mechanischen Teile gibt. Der Wellenmotor hat auch den Vorteil, dass die Teile nicht miteinander in Berührung kommen, sodass es keine Reibung gibt, die Wartung einfach ist und keine Geräusche oder Verschleißpulver erzeugt werden.
2. Hohe Positioniergenauigkeit
Bei Kugelgewindetrieben handelt es sich um Kontaktmechanismen, und Fehler aufgrund von Lücken zwischen den Teilen, die als Spiel bezeichnet werden, sind unvermeidlich. Die kernlose Struktur des Wellenmotors, der keinen Eisenkern hat, bedeutet, dass es keine Adsorptionskraft zwischen der Spule und der Welle gibt, was den Vorteil hat, dass kein Ruckeln oder ungleichmäßige Bewegung auftritt.
3. Anpassungsfähig an eine Vielzahl von Antriebssystemen
Wellenmotoren können für Parallel-, Tandem- und Mehrwellen-Antriebssysteme verwendet werden, zusätzlich zum Einzelwellenantrieb, bei dem es sich um eine lineare Bewegung einer Welle handelt. Der Parallelantrieb ist ein System, bei dem zwei parallele Wellenmotoren gleichzeitig angetrieben werden, und wird zum Antrieb großer, schwerer Objekte verwendet.
Tandemantrieb ist ein System, bei dem zwei Antriebsmotoren nebeneinander auf derselben Welle angetrieben werden, sodass sie miteinander verbunden sind und somit eine große Schubkraft erzeugen. Multi-Drive ist ein Antriebssystem, bei dem zwei Mover-Einheiten separat auf derselben Achse angetrieben werden.
4. Einfache Installation
Wellenmotoren können durch Zentrierung innerhalb des Spiels zwischen Welle und Umrichter montiert werden. Bei Kugelumlaufspindeln kann eine ungenaue Zentrierung erhebliche Auswirkungen auf die Lebensdauer des Geräts haben. Darüber hinaus erfordern flache Linearmotoren mit Kernen einen gleichmäßigen Montagespalt zwischen Läufer und Stator über die gesamte Länge.