1. Definition des elektrischen Direktantriebs Vor- und Nachteile von Direktantrieben Zusammenfassung... 7

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1 Inhaltsverzeichnis 1. Definition des elektrischen Direktantriebs Vor- und Nachteile von Direktantrieben Zusammenfassung Der lineare Direktantrieb Lineare Motoren Vergleich der Funktionsprinzipien Baumerkmale der Synchron-Linearmotoren Digitale Regelung von Linearmotoren Anforderungen an das Messsystem Faktoren für die Regelgüte von Linearantrieben Positionierzeit Konturgenauigkeit Laststeifigkeit von Linearantrieben Kompensation von Haltekräften und Kraftwelligkeit bei Synchron Linearmotoren Ursache für Haltekräfte und Kraftwelligkeit bei Linearmotoren Aufbauvarianten Parallelbetrieb Beschleunigungen Kühlung Sonderkonstruktionen von Linearantrieben Der rotative Direktantrieb (Torquemotor) Kühlkonzepte Torquemotor mit Kühlmantel Torquemotor mit integrierter Kühlung Berechnung des Volumenstroms bei Motorkühlung Kühlaggregate Nutzen von Torquemotoren Grenzen von Torquemotoren Drehzahlgrenzen / Drehfrequenz Maximale mechanische Leistungsgrenzen Auslegungsbeispiele Thermische Verlustleistung Bauraum / Kraftdichte Lastpulsation und Rastkräfte bei Direktantrieben Rastkraft (Cogging) Lastpulsation Zusammenfassung Vergleich zwischen Linearantrieb und mechanischen rotatorischen Antrieb Vor- und Nachteile zwischen Linearantrieb und Kugelgewindetrieb Vorteile Nachteile Anforderungen an die Mechanik Vergleich zwischen rotatorischen und translatorischen Direktantrieben Elektrodynamische Direktantriebe mit integriertem Wegmesssystem Motorkonzepte Integriertes Wegmessverfahren... 39

2 7. Vergleich von Direktantrieben mit Motor-Getriebe-Kombinationen Direktantrieb und Magnetschwebesystem Linearmotoren Magnetschwebesystem am Beispiel des Transrapid Antriebssystem Torquemotoren mit einem Magnetsystem als Führung- und Lagerung in Werkzeugmaschinen Rundtisch mit kombinierten mechanischen Lager- und Magnetlagersystem Rundtisch mit Magnetlager und Führung Merkmale Hybridmagnetisch Berührungslosigkeit Zusammenfassung der Einsparpotentiale Direktantrieb mit pneumatischer Lagerung und Führung Präzisionsluftlager-Technologie der Zukunft Funktionsweise von Luftlagern (aerostatische Lager) Klassifizierung Konventionelle Luftlager Vorteile der aerostatischen Führung Nachteile der aerostatischen Führung Anwendungen Berechnungsbeispiel Direktantrieb mit hydrostatischer Lagerung und Führung Eigenschaften und Anwendung der Hydrostatik Arbeitsweise hydrostatischer Lager Systeme zur Ölversorgung Viskosität und Fließvorgänge des Druckmittels Tragfähigkeit und Ölfilmsteifigkeit Bauarten hydrostatischer Flachführungen Hydrostatischer Gewindetrieb im Vergleich zum Linearmotor Die Steife bei statischer sowie dynamischer Belastung Die maximale Beschleunigung Vorteile der hydrostatischen Führung Nachteile der hydrostatischen Führung Zusammenfassung Anwendungen Piezo-Ultraschall-Antrieb Vorteile und Eigenschaften vonpiezoaktoren Piezo-Ultraschallantriebe Hybrid-Nanopositioniersysteme Piezo-Walk-Linearantriebe Flächenmotor (Planarantrieb) als mehrachsicher Direktantrieb Vorteile Anwendungsbereiche Anwendungsbeispiele Entwicklungen Direktantrieb mit integrierter Kugelumlaufspindel Bauformen bei Kugelgewindetrieb-Linearbewegungen Kühlung der Motoren Hochgenaue schlupffreie Synchronmotoren Anwendung für Linear- und Drehbewegungen Aufbau der Hohlwellen-Teleskop-Gewindetrieb Einheiten Technisch Daten Lineareinheit mit 5-Phasen-Schrittmotor Hohe Positioniergenauigkeit

3 14. Dynamisches Handling mit Direktantrieb Direkt angetriebenes Handlingsystem Vorteile durch sich aufhebende Magnetkräfte am Linearmotor Anwendungen Lineare Stellglieder, Aktoren Aufgaben der Aktoren Anwendungsgebiete Systemvergleich Bewertungskriterien Elektromagnete Linear-Direktantriebe Fluidische Antriebe Kontaktlose, plenare Aktuatoren Steifigkeit der Maschinenteile bei hochdynamischen Direktantrieben Allgemein Statische Belastung Dynamische Belastung Konstruktive Gesichtspunkte bei der Gestaltung Massen und Massenverteilung Dämpfung in Ständern und Gestellen Übersicht über dynamische Zusatzsysteme Der Werkstoff Reaktionsharzbeton Maschinenteile aus Reaktionsharzbeton Faserverbundwerkstoffe Parallelkinematik-Maschinen mit mehrachsigen Direktantrieben Anwendungen Auslegungskriterien Vor- und Nachteile der PKM-Struktur Anwendungsbeispiel Zusammenfassung Vergleich der Leistungsdaten von Linearachsen mit Zahnriemen und Linearmotoren Klassifizierung und Fahrwege Eigenschaften von Linearantrieben Zahnriementrieb Vorteile der Zahnriementriebe Der Linearmotor weist demgegenüber folgende Vorteile auf Eigenschwingungen beim Zahnriementrieb Prinzip der Vorsteuerung Messgeräte für Vorschubachsen mit Direktantrieben Geschwindigkeitserfassung Signalqualität der Positionsmessgeräte Wärme und Geräuschentwicklung Vergleich eines optischen mit einem magnetoresiven Winkelmesssystem Zusammenfassung Magnetostiktive Sensoren für mikrometergenaue Lineartechnik Ohne Verschleiß Einsatzvielfalt Berührungslose Energie- und Datenübertragung Kosten der kontaktlosen Energieübertragung Übertragung über frei drehbare Gelenke Daten und Energie berührungslos übertragen Sensortelemetrie ersetzt Schleifringe Berührungslose Sensoren

4 22. Identifikationssystem für lineare Fertigungs- und Montagelinien Sicheres Erkennen Verfügbarkeit Flexibel mit Bus Datenhaltung Prinzip ruckentkoppelter Vorschubachsen bei Lineardirektantrieben Relativführungskonzept Zusammenfassung Brems- und Klemmeinrichtungen bei Direktantrieben Funktionsbeschreibung einer herkömmlichen Klemmvorrichtung (Hydraulisch) Funktionsbeschreibung einer Sicherheitsklemmung für Schienen-Führungen Pneumatisch mit Membrankammer Hydraulisch mit Keilgetriebe Hydraulische Schwerlastklemmung Hydraulisches Brems- und Klemmelement mit Keilgetriebe Pneumatisches Klemmelement zur Drehmomentaufnahme Pneumatische Stangenklemmung Theoretische Bremswegberechnung Sicherheit von schwerkraftbelasteten Achsen (Vertikalachsen) Stand der Sicherheitstechnik Lückenlose Überwachung Zyklische Prüfung der Bremsen Sicherheit unter der Achse Eskalationsstrategie im Fehlerfall Redundantes Halten im Notfall Sicherheitskupplungen für dynamische Servoachsen Anforderungen Angepasste Kupplungsauslegung Mechatronic-Unterstützung bei Konstruktion, Antriebs- und Steuerungsauswahl Dienstleistung Mechatronic-Support- konstruktive Unterstützung Innovation in Antriebs- und Schaltschranktechnik Inbetriebnahme Simmulation und Virtual Produktion Fertigungslösungen Vorausschauende Wartung 27. Führungsbahn-Schutz-Systeme an hochdynamischen Direktantrieben Ausführungen und Einsatzbereiche Teleskopabdeckungen für hohe Geschwindigkeiten Aufbau der Teleskop-Abdeckungen mit Scherenmechanik Ausführungsformen von Teleskop-Abdeckungen Dämpfungselemente an Teleskop-Abdeckungen Laufrollen und Gleiter Drehzahlveränderbare Antriebe: DC- und AC-Lösungen im Vergleich Antriebe Software Hardwarekomponenten Elektrische Maschinen Kühlung und Schutzart Geber Grunddrehzahl - konstantes Drehmoment M Feldstellbereich - konstante Leistung P Stromrichter-Netzschnittstelle Regelung Betriebsquadranten Netzrückwirkung Zusammenfassung

5 29. Anwendungsbeispiele für lineare Direktantriebe Anwendungsbeispiele für rotative Direktantriebe (Torquemotoren) Literaturhinweise