Schnelleres Wasserstrahlschneiden ohne Präzisionsverlust

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Das Prinzip des Linearantriebs basiert auf der Grundlage von Magnetismus: Gleiche Pole stoßen einander ab, Gegenpole ziehen sich an. Der lineare Induktionsmotor ist, einfach ausgedrückt, ein rotierender Elektromotor, der „aufgeschnitten“ und in einer geraden Linie angeordnet wurde. Der primäre Teil des Motors ist mit dem Stator eines rotierenden Elektromotors vergleichbar, während der sekundäre Teil mit dem Rotor vergleichbar ist. Der zu bewegende Teil enthält eine Reihe von Spulen, deren magnetisches Feld durch die periodische Änderung der Stromrichtung ständig wechselt. Der feste Teil enthält mehrere Magnete mit einer unveränderlichen Polarität. Dadurch wird immer die Hälfte der Spulen von Magneten mit einer festen Polarität in derselben Richtung angezogen, wodurch die Bewegung zustande kommt. In diesem Zusammenhang kann von einer Art „magnetischer Welle“ gesprochen werden, durch die das anzutreibende Objekt (unabhängig davon, ob es sich dabei um eine Schwebebahn oder einen Maschinenschlitten handelt) fortbewegt wird.

In Bild 1 ist dargestellt, wie Resato das Prinzip des Linearantriebs für die Wasserstrahlschneidtechnik umgesetzt hat. Die Schneidköpfe werden mit linearen Direktantriebsmotoren über Magnetbahnen angebracht. Das gilt für die Längs- und die Querbewegung (die X- und die Y-Achse), mit der der Schneidkopf in die richtige Position im Arbeitsbereich gebracht wird, aber auch für die vertikale Z-Achsen-Bewegung des Schneidkopfes. Ende 2006 wurde die erste Wasserstrahlschneidmaschine des niederländischen Herstellers mit dem linearen Direktantrieb ausgerüstet. Seither werden alle Maschinen, die kundenspezifisch am Produktionsstandort in Roden gebaut werden, damit ausgestattet.

Positioniergenauigkeit und Wiederholbarkeit

Der lineare Direktantrieb ermöglicht nicht nur eine genauere Positionierung, sondern auch eine bessere Wiederholbarkeit beim Schneidkopf, im Vergleich mit dem in den meisten Fällen verwendeten konventionellen Antrieb mit Kugelumlaufspindel, Kombinationen aus Ritzel und Zahnstange und Zahnradübersetzungen. Der Nachteil der mechanischen Antriebskomponenten liegt darin, dass sie immer ein gewisses (Umkehr-) Spiel aufweisen, das die Positioniergenauigkeit negativ beeinflusst. Bei einem linearen Direktantrieb tritt dieses Spiel nicht auf.

Daher können bei Abmessungen und anderen Aspekten, wie Parallelität und Rechtwinkligkeit engere Toleranzen realisiert werden. Nach Angaben von Resato können mit dem linearen Direktantrieb eine Positioniergenauigkeit von ± 10 µm und eine Wiederholbarkeit von 15 µm realisiert werden. Grob gesagt bedeuten diese Werte eine Verbesserung um den Faktor zehn, verglichen mit dem konventionellen Antrieb. Dadurch können Werkstücke mit einer höheren Präzision hergestellt werden.

Die hohe Wiederholbarkeit bedeutet auch, dass der Schneidkopf bei einer Unterbrechung des Wasserstrahlschneidverfahrens exakt an die ursprüngliche Kerbenposition zurückkehrt. Ein anderer großer Vorteil des linearen Direktantriebs ist, dass nur wenige Komponenten verschleißempfindlich sind, weil der Antrieb kontaktlos ist. In der Praxis kann der Antrieb als wartungsfrei betrachtet werden. Ein dritter großer Vorteil liegt darin, dass schnellere Veränderungen bei der Indexiergeschwindigkeit möglich sind. Lineare Direktantriebe stellen den ersten Schritt in Richtung höhere Geschwindigkeiten dar.

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