Hydrostatische Gewindetriebe sind energieeffiziente Antriebe

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Elektrische Energie kann bei relativ geringen Kräften und hohen Geschwindigkeiten äußerst effektiv in mechanische Energie umgewandelt werden. Deshalb werden für elektrische Vorschubantriebe schnelllaufende Motoren mit Gewindetrieben zur Erzeugung langsamer Schlittengeschwindigkeiten und hoher Vorschubkräfte verwendet.

Die elektromotorische Kraft wird dabei über einen sehr großen Hebel auf den Schlitten übertragen. Bei entsprechender Qualität der Übertragungsglieder kann der Schlitten durch geringe Kräfte sehr feinfühlig bewegt werden.

Hydrostatischer Gewindetrieb hat geringere Positionsstreubreite als Linearmotor

Beim Linearmotor wird dieses Prinzip verlassen. Denn zur direkten Erzeugung großer Kräfte sind extrem starke Magnetfelder erforderlich, die beim Linearmotor nur durch starke elektrische Ströme und/oder durch Spulen mit hoher Induktivität erreicht werden können. Weil jede stromdurchflossene Spule eine „elektrische Masse“ darstellt, muss bei dynamischen Lastwechseln eine große elektrische Masse wechselweise beschleunigt werden – dies gilt auch dann, wenn der Schlitten nur in Position gehalten werden soll.

Selbst bei Einsatz außergewöhnlich hoher Spannungen ist die Änderung der Motorkraft zeitbehaftet. Dadurch ergibt sich mit dem Linearmotor eine vielfach größere regelbedingte Positionsstreubreite als beim hydrostatischen Gewindetrieb.

Linearmotoren haben hohe Verlustleistung bei niedrigen Vorschubgeschwindigkeiten

Bei den meisten spanenden Bearbeitungsaufgaben in Werkzeugmaschinen wird während den Hauptzeiten eine geringe Schlittengeschwindigkeit von etwa 0,1 bis 0,4 m/min und eine hohe Vorschubkraft benötigt. Die Verlustleistung eines Linearmotors mit zum Beispiel 6600 N Nennkraft beträgt auch bei diesen niedrigen Vorschubgeschwindigkeiten nach Herstellerangaben etwa 5,4 kW.

Zur Rückkühlung dieser Leistung wird nochmals eine Leistung des Kälteaggregates von circa 4 kW benötigt. Insgesamt werden also 9 kW verbraucht, um eine Vorschubkraft von nur 6600 N zu erreichen.

Hydrostatischer Gewindetrieb reduziert Verlustleistung im Vergleich zum Linearmotor

Ein typischer hydrostatischer Gewindetrieb benötigt für die Vorschubkraft von 10000 N für höhere Geschwindigkeiten einen Ölstrom von 2,5 l/min bei 50 bar Pumpendruck. Für den Antrieb der Druckpumpe und die Ölrückkühlung mit Luft-Ölwärmetauscher wird eine Leistung von etwa 0,5 kW benötigt. Für den Servomotor werden bei 400 mm/min Vorschubgeschwindigkeit, 10000 N Vorschubkraft und 50% Wirkungsgrad 0,14 kW benötigt.

Dies ergibt einen Leistungsbedarf von nur circa 0,7 kW. Damit kann die Verlustleistung im Vergleich zum Linearmotor um 8,3 kW reduziert werden. Weil ein Linearmotor beispielsweise in Dreh- oder Fräsmaschinen nicht ständig mit der Höchstbelastung betrieben wird, ist eine Ersparnis von etwa 5 kW realistisch.

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