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Technische Universität Dresden
Institut für Feinwerktechnik und
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Kleine Linear- und Planardirektantriebe
Foto ausgewählter Prototypen kleiner Linear- und Planardirektantriebe
Neuartige kleine Linear- und Planardirektanriebe mit Magnetläufer und integrierter Lageregelung für Automatisierung und Produktion

Kurze Verfahrwege bis ca. 25 mm gestatten Lineardirektantriebe mit einfachem einphasigen Aufbau, z. B. für die Automatisierungs- und Handhabungstechnik oder kleine Werkzeugmaschinen. Speziell Ausführungen mit bewegten Dauermagneten und eisenbehafteter Statorwicklung ermöglichen große Kräfte bei kleinen Verlustleistungen und kleinem Bauraum. Eine Reihe solcher kompakten, dynamischen und kostengünstigen Linearachsen und –tische sowie ein neuartiger Planardirektantrieb wurden entwickelt, aufgebaut und getestet. Sie zeichnen sich aus durch:

  • Beschleunigungen z. T. bis 35 g,
  • Spitzenkräfte z. T. bis über 100 N,
  • integrierte Wälz- oder Federführungen,
  • integrierte inkrementelle oder absolute Wegsensoren mit Auflösungen von derzeit 0,16 bis 1,25 µm,
  • integrierte flachheitsbasierte Lageregelung,
  • sensorlose Kraftregelung,
  • Steuerbefehle mittels EtherCAT, USB oder RS-232.

Größere Kräfte und höhere Positioniergenauigkeiten sind bei Bedarf durch applikationsspezifische Designs möglich. Die kompakten Module bieten sich als leistungsfähige und kostengünstige Alternative oder Ergänzung zu bestehenden Antriebslösungen an. Der folgende Überblick stellt einige der entwickelten Antriebe kurz vor. Weiterführende Informationen werden bei Interesse gern erteilt.

Kompakte Linearachse LA14-35

Foto Prototyp Linearachse LA14-35
Prototyp der Linearachse LA14-35
Verfahrbereich 14 mm
Nenn-/Spitzenkraft ±35/±90 N
Abmessungen ◻65 x 65 mm3
Sensorauflösung 1,25 µm
Wiederholpräzision 3,3 µm
Positioniergenauigkeit 8,8 µm
Motorkonstante 7,8 N/√W
Versorgungsspannung 12...28 VDC
Schnittstellen EtherCAT, RS-232
Video: beispielhaftes Verfahren der Linearachse LA14-35
Geregelte Sprungantwort und integrierte Elektronik Linearachse LA14-35
Geregelte Sprungantwort und integrierte Elektronik der Linearachse LA14-35

Linearaktor mit Federführung

Foto Linearaktor mit Federführung
Funktionsmuster des federgeführten Linearaktors
Die oben vorgestellte Linearachse verfügt über eine kompakt integrierte Wälzführung. Für besonders präzises Positionieren bieten sich hingegen Federführungen an, da diese weder Stick-Slip noch Umkehrspiel aufweisen und praktisch verschleißfrei arbeiten. Aufgrund ihrer Schmiermittelfreiheit sind sie darüber hinaus besonders für Anwendungen im Reinraum oder Vakuum geeignet. Ein Funktionsmuster eines solchen federgeführten Linearaktors wurde entwickelt und erfolgreich im Labor getestet. Der Verfahrbereich beträgt 14 mm, die Nenn- und Spitzenkraft des Magnetkreises ±44 bzw. ±110 N. Anwendungsspezifische Ausführungen und die Integration der Ansteuerung wie bei den meisten anderen der vorgestellten Module sind auch bei diesem Aktor möglich.
Video: beispielhaftes Verfahren des federgeführten Linearaktors
Video: lagegeregeltes schrittweises Positionieren des federgeführten Linearaktors

Kompakter Lineartisch

Foto des kleinen Lineartischs
Prototyp des kleinen Lineartischs
Verfahrbereich 14 mm
Nenn-/Spitzenkraft ±6/±31 N
Abmessungen ◻50 x 39 mm3
Auflösung Wegsensor
(absolut messend)
0,16 µm
Video: lagegeregeltes Verfahren eines Funktionsmusters des Lineartischs
Diagramm Geregelte Sprungantwort des Funktionsmusters des Lineartischs

Geregelte Sprungantwort des Funktionsmusters des Lineartischs (maximale Beschleunigng 35 g)

Neuartiger Planartisch

Foto Funktionsmuster des neuartigen Planardirektantriebs
Funktionsmuster des neuartigen Planardirektantriebs
Verfahrfläche 20 x 20 mm2
Läuferdrehung maximal ±11 °
Spitzenkraft in
x- und y-Richtung
jeweils ±72 N
Abmessungen ◻150 x 40 mm3
Sensorauflösung in
x- und y-Richtung
1,25 µm
Video: lagegeregeltes Verfahren eines Funktionsmusters des Planardirektantriebs
Diagramm Geregelte Sprungantwort des Funktionsmusters des Planartischs
Geregeltes Verfahren des Planardirektantriebs nach Sprüngen der Sollposition in x-Richtung
Ansprechpartner: Dr.-Ing. Thomas Bödrich
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Letzte Änderung: 09.10.2017