Der hybride Schrittmotor-Linearantrieb bietet gute Kraft- und Geschwindigkeitseigenschaften bei gleichzeitig hoher Positioniergenauigkeit.

Bei elektromechanischen Linearantrieben bieten integrierte Bauformen Platzersparnis, geringere Komplexität und niedrigere Gesamtbetriebskosten, da weniger Teile für Reparatur oder Austausch benötigt werden. Eine solche Bauform, die in verschiedenen Bereichen wie Medizintechnik, 3D-Druck und Montage Anwendung findet, ist der Hybrid-Schrittmotor-Linearantrieb, der eine Kugel- oder Gewindespindel mit einem Hybrid-Schrittmotor kombiniert.

Hybrid-Schrittmotor-Linearantriebe – auch als lineare Hybrid-Schrittmotorantriebe oder Schrittmotor-Linearantriebe bezeichnet – bieten vielfältige Optionen, nicht nur hinsichtlich kundenspezifischer Bearbeitung und Materialien, sondern auch in ihrer grundlegenden Konstruktion und Funktionsweise. Es gibt drei Haupttypen von Hybrid-Schrittmotorantrieben: fest integrierte, frei bewegliche und externe (auch als motorisierte Gewindespindel bezeichnet). Einige Hersteller bieten darüber hinaus weitere Varianten für spezifischere Anwendungen an. Nachfolgend finden Sie eine kurze Zusammenfassung der einzelnen Typen sowie eine detailliertere Erklärung, die den Aufbau und die Funktionsweise verschiedener integrierter Motor-Gewindespindel-Konstruktionen beschreibt.

Feststehend: Bei dieser Konstruktion ist die Gewindespindelmutter direkt in den Motor integriert. Die Spindel ist mit einer Keilwelle verbunden. Dadurch wird beim Drehen des Motors eine Rotation der Spindel verhindert und eine lineare Bewegung erzeugt, die es der Spindel ermöglicht, sich von einem Ende der Baugruppe aus ein- und auszufahren.

Nicht geführt: Bei diesem Aktuatortyp ist die Kugel oder die Gewindespindelmutter im Motor integriert (oder an der Motorvorderseite montiert) und bewegt sich nicht entlang der Spindel. Stattdessen muss die Spindel an der Drehung gehindert werden (typischerweise durch die angeschlossene Last). Dreht sich Motor und Mutter, bewegt sich die Spindel linear hin und her durch die Motor-Mutter-Kombination. Ist die Spindel hingegen fixiert, entspricht die Baugruppe im Wesentlichen einer angetriebenen Mutter, bei der die Motordrehung die Motor-Mutter-Baugruppe entlang der feststehenden Spindel hin und her bewegt.

Extern: Diese Aktuatoren verwenden einen Motor mit Hohlwelle und integrieren ein Ende der Spindel direkt in den Motor, sodass die Mutter außerhalb des Motors liegt. Wie bei einer herkömmlichen Spindelmotor-Anordnung bewirkt die Rotation des Motors die Drehung der Spindel, wodurch die Mutter (und die Last) entlang der Spindelwelle bewegt wird. Bei dieser Bauart ist das gegenüberliegende Ende der Spindel (nicht am Motor befestigt) ungestützt, was für geringe Lasten und kurze Hübe akzeptabel ist. Viele Anwendungen erfordern jedoch eine Abstützung des freien Spindelendes sowie eine Linearführung zur Aufnahme radialer Lasten.

Dank ihrer vielfältigen Ausführungen und Optionen ist es nicht verwunderlich, dass Hybrid-Schrittmotor-Linearantriebe in unterschiedlichsten Branchen und Anwendungen zum Einsatz kommen. Hier einige Beispiele für Anwendungen, in denen diese Antriebe dank ihrer kompakten Bauweise, präzisen Positionierung und guten Kraft-Geschwindigkeits-Kennlinie ihre Stärken ausspielen.

Präzisionsdosier- und Dosierpumpen
Ob für die Medizin-, Halbleiter- oder Montageindustrie – Hybrid-Schrittmotorantriebe sind dank ihrer extrem kompakten Bauweise und ihrer Fähigkeit, sich mit hoher Präzision bei hohen Geschwindigkeiten zu bewegen, eine ideale Lösung zum Antreiben kleiner, präziser Pumpen.

XY-Tabellen
Eines der wichtigsten Konstruktionsprinzipien für einen XY-Tisch ist es, die Stellfläche so kompakt wie möglich zu halten. Hybride Schrittmotor-Linearantriebe tragen zu diesem Ziel bei, indem sie das Antriebssystem klein halten und gleichzeitig hohe Schubkräfte und Positioniergenauigkeit bieten.

CNC-Maschinen und 3D-Drucker
Obwohl bei der einen Anwendung Material abgetragen wird (CNC-Maschinen) und bei der anderen Material hinzugefügt wird (3D-Drucker), erfordern beide Anwendungen eine sehr hohe Positioniergenauigkeit und Zuverlässigkeit – zwei Leistungsbereiche, in denen hybride Schrittmotoraktuatoren besonders gut abschneiden, vor allem bei Verwendung mit Mikroschrittsteuerung in einem geschlossenen Regelkreis.

Umleitung und Sortierung
In Förderanlagen gibt es häufig Stationen, an denen Produkte aufgrund von Qualitätsmängeln oder zur Optimierung des Produktionsablaufs umgeleitet oder sortiert werden müssen. Hybride Schrittmotor-Linearantriebe ermöglichen in solchen Anwendungen ein schnelles Aus- und Einfahren mit hoher Schubkraft und einfacher Steuerung.