F: Was sind die Hauptkomponenten eines linearen Bewegungssystems?
A:Ein einfaches Linearführungssystem beginnt mit einer Trägerstruktur, die entweder in den Maschinenrahmen integriert oder als separates Bauteil wie ein Strangpressprofil oder eine bearbeitete Aluminiumplatte ausgeführt sein kann. An dieser Trägerstruktur wird ein Linearführungssystem montiert, zusammen mit einem Antriebssystem, das die Führung vor- und zurückbewegt. Dichtungen und diverses Zubehör können zur Vervollständigung des Systems erforderlich sein.

F: Welche verschiedenen Arten von Linearführungen werden in einem Linearbewegungssystem verwendet?
A:Für Linearführungssysteme stehen verschiedene Lageroptionen zur Verfügung: Gleitlager, Wellen-Kugellager, Laufrollen, Profilschienen und nicht-umlaufende Lager. Gleitlager (im Prinzip zwei Gleitflächen) sind nicht nur die kostengünstigste Option, sondern eignen sich auch hervorragend zur Stoßbelastungsbewältigung, da keine kleinen Kugeln auf einer stark beanspruchten Laufbahn laufen. Wellen-Kugellager können unter Umständen gleichzeitig als Systemstruktur dienen, was Kosten spart. Laufrollen bieten den einzigartigen Vorteil, dass der Konstrukteur ein Profil erstellen kann, in das die Welle eingerollt wird. So entsteht ein kombiniertes Struktur-/Lagersystem, das sehr wirtschaftlich ist und viele weitere Funktionen bietet, wie z. B. Kanäle zur Kabelführung und T-Nuten für Befestigungselemente. Profilschienen – ob Kugel- oder Rollenführung – bieten schließlich eine sehr hohe Tragfähigkeit bei minimalem Platzbedarf. Diese Option erfordert jedoch auch eine aufwendigere Bearbeitung und Vorbereitung der Montagefläche, was die Kosten erhöht.

F: Welche verschiedenen Arten von Linearantrieben werden in einem Linearbewegungssystem verwendet?
A:Die grundlegenden Antriebsarten für mechanische Linearantriebe sind Spindel, Zahnstange und Ritzel, Riemen oder Linearmotor. Zu den Spindeln zählen Kugelgewindetriebe, Rollengewindetriebe und Gewindespindeln. Kugelgewindetriebe sind eine sehr kostengünstige Option und eignen sich gut für Anwendungen mit intermittierendem Betrieb und geringer Auslastung. Sie sind jedoch nicht so effizient wie Kugelgewindetriebe, die eine sehr gute Genauigkeit, Wiederholgenauigkeit und mechanische Übersetzung bieten. Der Hauptvorteil des Rollengewindetriebs liegt in seiner Fähigkeit, die zwei- bis fünffache Kraft eines vergleichbaren Kugelgewindetriebs zu erzeugen, wodurch er sich hervorragend als Ersatz für ein Hydrauliksystem eignet. Aufgrund der präzisen Schleiftoleranzen, die für die Erzielung der Lastverteilungseigenschaften erforderlich sind, können Rollengewindetriebe jedoch teuer sein. Um dieses Problem zu lösen, haben Lagerhersteller kürzlich den Differenzialrollengewindetrieb entwickelt, der die hohen Kräfte eines herkömmlichen Rollengewindetriebs zu einem Preis bietet, der dem eines Kugelgewindetriebs näher kommt. Riemenantriebe sind sehr kostengünstig, insbesondere bei großen Förderstrecken, ihr Nachteil ist jedoch die geringe mechanische Übersetzung (d. h., es wird ein höheres Drehmoment benötigt, um das System anzutreiben). Linearmotoren eignen sich typischerweise am besten für Anwendungen, die eine hohe Genauigkeit und hohe Dynamik erfordern. Ihre Komplexität macht sie jedoch auch zu einer teuren Option.

F: Welches weitere Zubehör wird benötigt?
A:Das wichtigste Bauteil eines Linearantriebssystems ist der Motor. Typischerweise handelt es sich dabei um einen Gleichstrommotor mit Bürsten, einen Schrittmotor oder einen bürstenlosen Motor. Der Hauptvorteil eines Bürstenmotors liegt in seinen geringen Kosten, während Nachteile der geringe Wirkungsgrad und der Verschleiß der Bürsten sind. Beides schließt den Einsatz von Bürstenmotoren in High-End-Antriebssystemen aus. Bürstenlose Motoren bieten eine höhere Leistung und Zuverlässigkeit, erfordern jedoch komplexe und kostspielige elektronische Steuerungen. Sowohl Gleichstrommotoren mit Bürsten als auch bürstenlose Motoren benötigen eine Rückmeldeeinrichtung zur Positionsregelung. Da ein Schrittmotor keine Rückmeldeeinrichtung benötigt, ist er eine gute Alternative, wenn eine Positionsregelung gewünscht ist, die Kosten für eine Rückmeldeeinrichtung jedoch zu hoch sind. Zusätzlich zu Rückmeldesensoren benötigen Linearantriebssysteme mitunter ein Getriebe zwischen Motor und Riemenantrieb.

F: Wann ist es sinnvoll, Komponenten für ein Linearbewegungssystem individuell anfertigen zu lassen, anstatt Standardkomponenten zu kaufen?
A:Sofern kein Standardprodukt mit minimalen oder gar keinen Anpassungen verwendet werden kann, muss ein kundenspezifisches System entwickelt und gefertigt werden. Die Beauftragung eines Konstruktionsbüros mit der Entwicklung einer Lösung und die anschließende Vergabe der Fertigung an einen Auftragsfertiger führt oft zu unbefriedigenden Ergebnissen, da die Entwickler das System nicht selbst gebaut haben. Die besten Ergebnisse erzielt man in der Regel durch die Zusammenarbeit mit einem Hersteller linearer Systeme, der Ihre Anforderungen präzise erfüllen kann. Dies kann entweder durch die Verwendung eines vorhandenen Katalogteils, das angepasst werden kann, oder durch einen komplett neuen Ansatz mit der Frage: „Was möchten Sie erreichen?“ Dieser Ansatz vereint die Vorteile beider Welten: einen technischen Experten, der Sie bei der Systementwicklung unterstützt, und einen Fertigungspartner mit der Erfahrung und Kapazität, Ihr System in großem Umfang für Sie zu produzieren.

F: Was sollte man im Vorfeld wissen, wenn man ein Online-Dimensionierungstool für Linearantriebssysteme verwendet?
A:Wenn der Kauf eines Standardsystems oder die Investition in ein kundenspezifisches System eines Drittanbieters nicht in Frage kommt, Sie aber dennoch einige Designentscheidungen selbst treffen möchten, kann ein Online-Dimensionierungstool eines führenden Herstellers linearer Systeme eine gute Alternative sein. Vor Beginn der Planung müssen Sie die Systemanforderungen kennen, wie z. B. die zu bewegende Last und ihre Position relativ zu den Lagern; ob es sich um statisches Gewicht oder um eine beschleunigte Last handelt; die Umgebungsbedingungen, unter denen das System betrieben wird; das Bewegungsprofil; den Abstand der Schlitten; die Ausrichtung; den Betriebszyklus; und die erwartete Lebensdauer des Systems.