Last, Genauigkeit, Geschwindigkeit und Verfahrweg.

Die Auswahl von Komponenten für Linearantriebe in der Entwicklungsphase eines Projekts bereitet Konstrukteuren und Anwendungsingenieuren seit Jahrzehnten Kopfzerbrechen – insbesondere bei komplexen Baugruppen wie Linearantrieben. Man bedenke nur einmal den Einfluss, den ein Linearantrieb auf die gesamte Maschinenkonstruktion hat. Führung und Antrieb sind bei einem Antrieb fest miteinander verbunden und bilden eine Einheit. Daher ist die korrekte Auswahl von Führung und Antrieb unerlässlich. Darüber hinaus hat ein Antrieb einen erheblichen Einfluss auf die Gesamtgröße der Maschine. Beispielsweise kann eine Änderung der Lastposition am Antrieb ein hohes Biegemoment verursachen und die Anforderungen von einer einseitigen auf eine zweiseitige Führung ändern. Dies verdoppelt oder verdreifacht die Gesamtbreite des Antriebs und somit die Größe der Maschine.

Die Auswahl eines Aktuators auf Basis von Näherungswerten der Leistungsanforderungen ist wohl riskanter als die Wahl einer Linearführung oder eines Antriebs mit minimalen Anwendungsinformationen. Dennoch ist es recht häufig der Fall, dass ein Konstrukteur oder Ingenieur eine realistische Einschätzung des für seine Anwendung optimalen Systems benötigt, bevor alle Anwendungskriterien endgültig festgelegt sind.

Obwohl eine korrekte Dimensionierung ein gründliches Verständnis der Anwendungsanforderungen voraussetzt, kann in der Regel eine allgemeine Lösung – geeignet für erste Entwurfs- und Kostenschätzungen – auf der Grundlage von vier Schlüsselkriterien erarbeitet werden.

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Die zu tragende Last und ihre Ausrichtung relativ zum System sind entscheidende Kriterien bei der Auswahl eines Linearantriebs. Leichte Lasten, die nahezu direkt über den Lagern montiert sind, können mit nahezu jeder Führungstechnik aufgenommen werden – z. B. mit Profilschienen, Linearbuchsen und -wellen oder sogar Gleitlagern. Je höher jedoch die Last und je größer das dadurch erzeugte Moment (Nick-, Roll- und/oder Gierbewegung), desto robuster muss der Führungsmechanismus sein, um eine ausreichende Lebensdauer und minimale Durchbiegung zu gewährleisten.

Genauigkeit

Das Verständnis der Anforderungen an Positioniergenauigkeit und Wiederholgenauigkeit erleichtert die Auswahl des Antriebsmechanismus. Punkt-zu-Punkt-Positionierungen mit geringer Genauigkeit lassen sich pneumatisch oder mit einem Riemenantrieb realisieren, während für Positioniergenauigkeit und Wiederholgenauigkeit im Mikrometerbereich eine Kugelumlaufspindel oder sogar ein Linearmotor erforderlich ist. Obwohl die Last oft von verschiedenen Antriebstechnologien bewältigt werden kann, ist die Wiederholgenauigkeit häufig der ausschlaggebende Faktor bei der Wahl der passenden Option.

Geschwindigkeit

Die durchschnittlichen und maximalen Geschwindigkeiten während der Bewegung sind ebenfalls entscheidend für die Wahl des Antriebsmechanismus. Als Faustregel gilt beispielsweise, dass die maximale Geschwindigkeit von Kugelgewindetrieben bei 1 m/s liegt, obwohl höhere Geschwindigkeiten möglich sind. Riemen hingegen erreichen problemlos Geschwindigkeiten von bis zu 10 m/s, und die maximale Geschwindigkeit von Linearmotoren wird primär durch die Führungseinrichtung begrenzt. Auch die Beschleunigung spielt sowohl bei der Auswahl des Antriebs als auch der Führung eine Rolle.

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Obwohl der erforderliche Hub seltener ausschlaggebend ist, sollte man unbedingt prüfen, ob der gewählte Linearantrieb die geforderte Hublänge erfüllt. Kugel- und Gewindespindeln haben insbesondere begrenzte Hubbereiche. Als Faustregel gilt für Spindelantriebe eine maximale Länge von 3 Metern. Zwar sind Spindeln in längeren Ausführungen erhältlich, doch sinkt mit zunehmender Länge die maximale Drehzahl aufgrund der kritischen Drehzahl der Spindel.

Diese vier Kriterien ermöglichen zwar eine grobe Abschätzung geeigneter Linearantriebe, doch für eine vollständige Dimensionierung und Auswahl müssen zahlreiche Anwendungsparameter spezifiziert und berücksichtigt werden. Um Konstrukteuren und Ingenieuren die Zusammenstellung der für die Dimensionierung notwendigen Informationen zu erleichtern, haben verschiedene Hersteller einfache Akronyme entwickelt.