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U-förmiger Linearantrieb

 

U-förmige Linearantriebe werden mit einem extrudierten Stahlsockel gefertigt.

Obwohl es keine Industriestandards für Linearantriebe und Lineartische gibt, besagt die gängige Terminologie, dass ein Linearantrieb typischerweise aus einem Aluminiumprofil oder -sockel besteht, während ein Lineartisch üblicherweise auf einem flachen, bearbeiteten Stahl- oder Granitsockel montiert ist. Diese Unterscheidung impliziert, dass Linearantriebe größere Hübe ermöglichen und verschiedene Antriebsmechanismen (Riemen, Spindel, Zahnstange und Ritzel) nutzen können, während Lineartische im Allgemeinen eine höhere Steifigkeit aufweisen und hochpräzise Linearführungen und Antriebsmechanismen (typischerweise Kugelgewindetriebe oder Linearmotoren) für exzellente Verfahr- und Positioniergenauigkeiten verwenden.

Eine Aktuatorkonstruktion – der U-förmige Linearaktuator – widersetzt sich jedoch diesen Vorgaben. Er verwendet eine extrudierte Stahlbasis, um Steifigkeits- und Verfahrgenauigkeitsvorgaben zu erreichen, die mit denen mancher Lineartische vergleichbar sind.

Durch die Verwendung eines Stahlprofils (anstatt Aluminium) ist die U-förmige Konstruktion extrem steif und ermöglicht es Herstellern, einen Linearantrieb mit den hohen Verfahrwegen und Positioniergenauigkeiten anzubieten, die man sonst nur von präziseren – und teureren – Lineartischen kennt. Die Stahlbasis kann zudem bearbeitet werden, um eine Referenzkante für die präzise Ausrichtung mit anderen Maschinenkomponenten oder mit anderen Aktuatoren in einem Mehrachsensystem zu schaffen. Dank seiner sehr hohen Steifigkeit eignet sich der U-förmige Linearantrieb deutlich besser als andere Konstruktionen für Anwendungen, bei denen der Aktuator nur einseitig gelagert ist, wie beispielsweise in 2- und 3-Achs-Koordinatensystemen.

Bei der U-förmigen Aktuatorkonstruktion ist das Linearführungssystem integriert – es gibt keine Führungsschiene. Stattdessen sind die normalerweise auf der Führungsschiene befindlichen Laufbahnen in die Innenseite des Sockels eingeschliffen. Der Schlitten bzw. Tisch ist analog zu einem umgestülpten Linearlagerblock, wobei die Kugeln außen laufen. Dadurch bleibt der mittlere Bereich des Schlittens für die Kugelgewindemutter frei. Dieses Konstruktionsprinzip macht den gesamten Aktuator extrem kompakt, mit einem Breiten-Höhen-Verhältnis von etwa 2:1. Beispielsweise ist ein U-förmiger Aktuator mit einer Breite von 60 mm nur 33 mm hoch. Die gängigsten Querschnitte (Breite x Höhe) sind 40 x 20 mm, 50 x 26 mm, 60 x 33 mm und 86 x 46 mm, wobei auch andere Größen erhältlich sind.

Trotz ihrer kompakten Abmessungen weisen U-förmige Linearantriebe eine sehr gute Tragfähigkeit und ein hohes Momentenvermögen auf. Dies liegt daran, dass die Laufbahnen relativ weit auseinanderliegen, sodass die Geometrie des Schlittens der eines Lagerblocks ähnelt, der deutlich größer ist als der Antrieb in seiner Standardausführung.

Ursprünglich für hochpräzise Anwendungen wie die Handhabung von Halbleiterwafern und die Dosierung medizinischer Diagnostikgeräte entwickelt – wo der Platzbedarf einen herkömmlichen Lineartisch nicht zulässt –, werden U-förmige Linearantriebe heute in einer Vielzahl von Branchen und Anwendungen eingesetzt. Dazu gehören Plasmaschweißen, automatisierte Montage und optische Inspektion.

Ein wesentlicher Grund für die weite Verbreitung von U-förmigen Aktuatoren ist, dass sie die einzigen Linearantriebe sind, deren Abmessungen herstellerübergreifend austauschbar sind. Es ist jedoch wichtig zu beachten, dass aufgrund unterschiedlicher Führungsbahn- und Kugelgewindetriebkonstruktionen die technischen Spezifikationen (wie Tragfähigkeit, Geschwindigkeit oder Steifigkeit) je nach Hersteller und Produktlinie variieren können, selbst bei Produkten mit gleichem Querschnitt und gleichen Einbaumaßen.


Veröffentlichungsdatum: 30. März 2020
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