Ein Linearantrieb ist ein selbsttragendes Struktursystem, das eine Kreisbewegung in eine lineare Bewegung umwandeln kann. Diese Bewegung wird von einem Motor erzeugt, der die Bewegung (oder Kraft) entlang einer Achse überträgt. Dadurch unterscheiden sich Linearantriebe von herkömmlichen Elektromotoren, die eine Kreisbewegung ausführen.

Um die vielfältigen Einsatzmöglichkeiten eines Linearantriebs zu verstehen, ist es wichtig zu wissen, was er ist. Ein Linearantrieb trägt maßgeblich dazu bei, Bewegungen wie das Drücken, Ziehen, Heben, Senken oder Neigen einer Last zu erzeugen.

Aufgrund der vielfältigen Aufgaben gibt es verschiedene Arten von Linearantrieben. Wie zu erwarten, dienen nicht alle Linearantriebe genau demselben Zweck. Um besser zu verstehen, was ein Linearantrieb ist und welche Funktionen er erfüllt, betrachten wir einige gängige Anwendungen dieser Geräte.

Wofür wird ein Linearantrieb verwendet?

Nicht alle Arten von Linearantrieben sind gleich, aber sie erzeugen eine ähnliche lineare Bewegung mit Kraft. Einerseits bewegen Linearantriebe Objekte oder Gegenstände auf einer geraden Linie. Darüber hinaus führen sie diese Bewegung präzise und mit hoher Geschwindigkeit aus.

Ein Linearantriebssystem wandelt Drehbewegungen in lineare Bewegungen um und sorgt so für eine beeindruckende Effizienz bei spezifischen Aufgaben und der gesamten Produktion. Es ist jedoch wichtig zu beachten, dass verschiedene Arten von Linearantrieben innerhalb eines Linearantriebssystems für bestimmte Anforderungen besser geeignet sein können als andere.

Die optimale Wahl hängt von Ihren spezifischen Prozessen und den zu bewegenden Materialien ab. Um den passenden Antrieb für Ihre Anwendung auszuwählen, ist es entscheidend, die Anforderungen Ihres Linearantriebssystems zu verstehen.

Die häufigste Anwendung von Präzisions-Linearantrieben ist die Kombination mit mehrachsigen kartesischen Robotersystemen. Auch der Einsatz als integraler Bestandteil von Maschinen ist beliebt.

Die wichtigsten Sektoren:

Elektrische Linearantriebe eignen sich für die unterschiedlichsten Branchen. Egal, ob Sie einen kleinen Betrieb betreiben oder täglich große Materialmengen bewegen. Egal, was Ihr Betrieb erfordert, es gibt den idealen Linearantrieb für Sie.

Daher ist die folgende Liste keineswegs eine vollständige Liste der Sektoren, sondern stellt lediglich einige der gängigsten Beispiele dar. Es ist klar ersichtlich, warum diese Sektoren von kontrollierten und präzisen linearen Bewegungen profitieren.

1. Industrielle Automatisierung
2. Servos und Pick-and-Place-Systeme in Produktionsprozessen
3. Montage
4. Verpackung und Palettierung

 

Denken Sie nur an Anwendungen wie

1. Laser- oder Plasmaschneidmaschinen
2. das Be- und Entladen bearbeiteter Teile
3. Beschickung von Bearbeitungszentren in einer Produktionslinie
4. oder die Bewegung eines industriellen anthropomorphen Roboters entlang einer zusätzlichen externen Achse, um seinen Aktionsradius zu erweitern

In all diesen Anwendungen kommen ein oder mehrere Linearantriebe zum Einsatz. Die Art des verwendeten Linearantriebs hängt von verschiedenen Faktoren ab, wie z. B. Präzision, Tragkraft und Geschwindigkeit. Insgesamt ist es in der Regel die Art der Bewegungsübertragung, die den Unterschied ausmacht.

Es gibt drei Hauptarten der Bewegungsübertragung:Riemen / Zahnstange und Ritzel / Schraube.

Wie können Sie sicherstellen, dass Sie den richtigen Aktuator auswählen? Welche Variablen muss ein Industriedesigner bei der Entwicklung einer neuen Anwendung berücksichtigen?

Bei linearen Bewegungslösungen kommt es darauf an, das Problem aus der richtigen Perspektive zu betrachten. Konkret bedeutet das: die jeweilige Anwendung. Dies ist immer das Wichtigste bei der Entscheidung, welchen Linearantrieb Sie benötigen.

Bei der Auswahl eines Präzisions-Linearantriebs ist es entscheidend, Ihre Erwartungen an Ergebnisse und Leistung klar zu definieren. Diese detaillierte Analyse hilft Ihnen, Ihren Präzisions-Linearantrieb genau auf Ihre Anforderungen abzustimmen.

Durch die sorgfältige Berücksichtigung dieser Faktoren sind Sie nicht nur besser in der Lage, den Typ des Präzisions-Linearantriebs zu bestimmen, den Sie benötigen, sondern auch die spezifischen Spezifikationen, die eine optimale Leistung in Ihrer Anwendung gewährleisten.

Dieser sorgfältige Auswahlprozess stellt sicher, dass der von Ihnen gewählte Präzisions-Linearantrieb Ihren individuellen Anforderungen mit höchster Genauigkeit und Zuverlässigkeit entspricht.

Daher lohnt es sich, zunächst die erforderliche Dynamik, Hublänge und Präzision zu berücksichtigen. Sehen wir uns diese im Detail an.

Hohe Dynamik

In vielen Bereichen des Industriedesigns stehen Geschwindigkeit und damit auch die Reduzierung der Zykluszeiten im Vordergrund. Ein gutes Beispiel hierfür ist die Verpackungsindustrie. Denn je präziser und schneller die Verpackung, desto schneller werden die Pakete verschickt.

Es ist daher keine Überraschung, dass eine hohe Dynamik häufig der Ausgangspunkt bei der Definition einer Lösung ist.

Riemenantriebe sind oft die ideale Lösung, wenn es um hohe Dynamik geht, denn:

1. Sie ermöglichen Beschleunigungen bis zu 50 m/s2 und Geschwindigkeiten bis zu 5 m/s bei Hüben von 10-12 m Länge
2. Ein XYZ-Portal mit riemengetriebenen Achsen kann Lasten von extrem klein bis ca. 200 kg handhaben
3. Je nach Schmierungsart können diese Systeme besonders lange Wartungsintervalle bieten und so die Kontinuität der Produktion gewährleisten.

Bei Hüben über 10–12 m ist manchmal hohe Dynamik gefragt. In diesen Fällen sind Linearantriebe mit Zahnstangenantrieb eine hervorragende Lösung. Denn diese Linearantriebe ermöglichen Beschleunigungen von bis zu 10 m/s² und Geschwindigkeiten von bis zu 3,5 m/s. Und das bei potenziell unendlichen Hüben.

Zahnstangen- und Ritzelantriebsmodelle implementieren das Konzept eines Rads und einer Achse. Genauer gesagt bewegt ein rotierendes Rad ein Kabel, eine Kette oder einen Riemen, um eine lineare Bewegung zu erzeugen.

Die Wahl eines anderen Aktuatortyps würde nicht die gleichen Ergebnisse garantieren. Ein Schraubsystem beispielsweise, das zweifellos viel präziser ist, wäre sicherlich zu langsam. Mit einem solchen Aktuator wären Sie nicht in der Lage, so lange Hübe zu bewältigen.

Obwohl ein Schraubenantrieb ein unglaublich gängiges Werkzeug ist, dreht er die Schraube, um sie vorwärts zu bewegen. Je nach Szenario gibt es jedoch Geschwindigkeitsbeschränkungen.

Lange Striche

Systeme, die mit Linearantrieben in den typischen XYZ-Konfigurationen der kartesischen Robotik erstellt werden, weisen oft lange Hübe auf. Dies ist beispielsweise bei Pick-and-Place- und Zuführbearbeitungszentren üblich. Aufgrund dieser langen Produktionslinien können die Hübe oft mehrere Dutzend Meter lang sein.

Darüber hinaus müssen bei diesen langen Hüben – meist der Y-Achse – oft sehr schwere Lasten bewegt werden. Diese können teilweise mehrere hundert Kilo wiegen. Zusätzlich arbeiten bei diesen längeren Hüben mehrere vertikale Z-Achsen unabhängig voneinander.

Bei derartigen Anwendungen ist ein Aktuator mit Zahnstangenantrieb für die Y-Achse die beste Wahl. Dies ist auf verschiedene Faktoren zurückzuführen, wie zum Beispiel:

1. Dank der Steifigkeit des Zahnstangen- und Ritzelsystems können sie potenziell unbegrenzte Hübe ausführen. Gleichzeitig können sie unter Beibehaltung ihrer Steifigkeit, Präzision und Effizienz funktionieren
2. Aktuatoren mit induktionsgehärteten Stahlzahnstangen verfügen innerhalb des Antriebs über schräge Zähne. Diese Zähne gleiten auf Kugelumlaufschienen oder Prismenschienen.
3. Die Möglichkeit, mehrere Schlitten mit jeweils eigenem Motor zu installieren, ermöglicht zahlreiche unabhängige vertikale Z-Achsen.

Ein Riemensystem ist ideal für Hübe von bis zu 10–12 m. Kugelumlaufspindelantriebe sind jedoch (bei langen Hüben) durch ihre kritische Geschwindigkeit begrenzt.

Positionierungswiederholgenauigkeit

Es gibt jedoch auch Fälle, in denen der Konstrukteur auf höchste Präzision Wert legt. Dies kann beispielsweise bei der Montage von Mikrokomponenten oder bestimmten Anwendungen im medizinischen Bereich der Fall sein. In diesen Fällen gibt es nur eine klare Wahl: Linearachsen mit Kugelgewindetrieb.

Linearantriebe mit Spindelantrieb bieten in dieser Hinsicht die beste Leistung. Dies liegt vor allem daran, dass sie eine Positionierwiederholgenauigkeit von bis zu ±5 μ aufweisen. Diese Leistung kann weder von riemen- noch von spindelgetriebenen Antrieben erreicht werden. Sowohl riemen- als auch spindelgetriebene Linearantriebe erreichen eine maximale Positionierwiederholgenauigkeit von ±0,05 mm.