Bewegung bedeutet mir viel.

Bei der Dimensionierung eines Linearsystems denkt man zunächst an Verfahrweg, Last und Geschwindigkeit. Darüber hinaus sind Details zur Lastverteilung, zum Bewegungsprofil und zum Betriebszyklus erforderlich, um die Nutzungsdauer des Lagers präzise zu berechnen. Diese Lebensdauer ist der übliche Standard zur Bewertung eines Linearsystems.

Obwohl die Reisetätigkeit Ihnen bei der Auswahl eines geeigneten Systems helfen kann, gibt es weitere Leistungskriterien, die ebenso berücksichtigt werden sollten – und möglicherweise sogar eine bessere Lösung für Ihre Anwendung aufzeigen. Hier sind fünf Faktoren, die oft übersehen werden, aber (zusätzlich zur Reisetätigkeit) bei der Bestimmung des optimalen linearen Systems für Ihre Anwendung berücksichtigt werden sollten.

【Ablenkung】

Bei Portal- und kartesischen Anwendungen wird nur die horizontale Basisachse (typischerweise „X“) vollständig gestützt. Bei Portalkonfigurationen ist die Y-Achse (oder die Y-Achsen) nur an den Enden befestigt, wobei ein großer, ungestützter Bereich zwischen den Befestigungspunkten verbleibt. Analog dazu ist bei kartesischen Konfigurationen die sekundäre horizontale Achse (typischerweise „Y“) nur an einem Ende befestigt, wobei der größte Teil der Achse ungestützten Verlaufs ist.

Die Durchbiegung der nicht abgestützten Aktuatoren kann zu Blockierungen und vorzeitigem Verschleiß führen. In vielen Fällen lässt sich der Aktuator jedoch relativ einfach als Balken und die Last als Punkt- oder Gleichlast modellieren, um die Balkendurchbiegung zu berechnen. Die Ergebnisse der berechneten Durchbiegung können anschließend mit der vom Hersteller angegebenen maximal zulässigen Durchbiegung verglichen werden.

【Genauigkeit und Wiederholbarkeit】

Generell gilt: Erfordert ein System hohe Genauigkeit oder Wiederholgenauigkeit, ist ein Kugelgewindetrieb oder ein Linearmotor die erste Wahl. Bei geringerer Präzision kann ein Riemen- oder Pneumatikantrieb eine geeignete Lösung sein. Solche Verallgemeinerungen können jedoch zu einem leistungsschwachen oder unnötig teuren System führen.

Viele Faktoren beeinflussen die Genauigkeit und Wiederholgenauigkeit eines Systems, darunter der Einsatz von Getrieben, Kupplungen, Verbindungswellen und sogar die Systemdurchbiegung und Temperaturschwankungen. Es ist wichtig, all diese Variablen sowie die Art des verwendeten Rückkopplungs- und Regelsystems zu berücksichtigen, um die erforderliche Genauigkeit und Wiederholgenauigkeit eines linearen Systems zu bestimmen. Durch die Hinzunahme einer externen Rückkopplung, beispielsweise einer linearen Skala, kann ein System mit traditionell geringerer Genauigkeit, wie etwa ein riemengetriebener Aktor, für Anwendungen geeignet werden, die ein hohes Maß an Genauigkeit und Wiederholgenauigkeit erfordern. Gängige Servoregler können zudem vorhersehbare Ungenauigkeiten im Verfahrweg, wie beispielsweise die Steigungsabweichung eines Kugelgewindetriebs, kompensieren.

【Umfeld】

Schmutz, Staub, Späne und Flüssigkeiten sind Verunreinigungen, die die Leistung eines Linearsystems beeinträchtigen können. Um sich davor zu schützen, sollte ein System mit robusten Dichtungen oder Dichtungsmechanismen, wie beispielsweise ein Linearantrieb mit formschlüssiger Abdeckung, verwendet werden. Das System kann auch seitlich oder kopfüber montiert werden, um das Eindringen von Verunreinigungen zu verhindern. Dabei ist jedoch zu beachten, dass die Ausrichtung des Antriebs die Belastungen und Kräfte auf die Führungs- und Antriebsmechanismen beeinflusst.

Ein oft übersehener Umweltfaktor ist die Temperatur, genauer gesagt, die Temperaturschwankungen in der Arbeitsumgebung. Wird ein Aktor in einem Bereich eingesetzt, in dem es aufgrund der Umgebungsbedingungen oder des durchgeführten Prozesses zu erheblichen Temperaturänderungen kommen kann, können die Ausdehnung und Kontraktion verschiedener Materialien problematisch werden. Beispielsweise ist der Wärmeausdehnungskoeffizient von Aluminium fast doppelt so hoch wie der von Stahl. Daher kann ein Aktor mit einem Aluminiumsockel oder -gehäuse und Stahlführungen in einer Umgebung mit starken Temperaturschwankungen zu Blockierungen oder unnötigen Spannungen kommen.

【Montageoptionen】

Linearantriebe werden üblicherweise über seitliche Klemmen, Bohrungen im Gehäuseboden oder Schlitze im Gehäuse montiert. Die Montageart beeinflusst nicht nur den benötigten Platz, sondern auch die Auslenkung. In hochpräzisen Portal- oder kartesischen Systemen werden Antriebe zur Gewährleistung von Parallelität und Rechtwinkligkeit zwischen den Achsen zusätzlich zur Klemmung auch gelenkig gelagert. Die Montageart wirkt sich zudem auf die Wartungsfreundlichkeit aus. Ein System, das sich einfach montieren und demontieren lässt, ist leichter zu warten oder auszutauschen und kann unnötige Ausfallzeiten reduzieren.

【Wartung】

Die meisten Aktuatoren benötigen eine grundlegende Schmierung – das Fetten oder Ölen der Bauteile mit Metallkontakt. Am einfachsten lässt sich ein Aktuator über einen oder mehrere zentrale Schmiernippel schmieren, die alle notwendigen Bauteile versorgen. Bei manchen Konstruktionen ist eine zentrale Schmierung jedoch nicht möglich. Alternativ kann jedes Bauteil direkt geschmiert werden, wobei ein einfacher Zugang zu den Schmiernippeln unerlässlich ist. Andernfalls besteht die Gefahr, dass der Anwender auf die ordnungsgemäße Schmierung verzichtet, weil ihm der Aufwand zu groß ist.

Ein weiterer zu berücksichtigender Faktor ist die Position des Schmierzugangs am Aktuator. Befinden sich die Schmieröffnungen beispielsweise an den Seiten des Aktuators, werden sie aber durch andere Bauteile blockiert, muss eine alternative Schmiermethode oder eine andere Montageanordnung gefunden werden.