Elektromechanische Designs in Motion-Control-Anwendungen.

Wenn eine Anwendung reine Schubkräfte erfordert, ist ein Stangenantrieb oft der beste Linearantrieb. Diese elektromechanischen Geräte, auch als „Schubantriebe“ und (mit integriertem Motor) als „elektrische Antriebe“ bezeichnet, eignen sich hervorragend zur Bereitstellung von Axial- bzw. Schubkräften zum Schieben, Ziehen oder Halten von Lasten. Obwohl ihre Funktion unkompliziert ist, sind Schubantriebe in einer Vielzahl von Ausführungen, Größen und Konfigurationen erhältlich.

Die typischen Antriebsmechanismen für Schubantriebe sind Kugelumlaufspindeln, Leitspindeln oder Rollenspindeln sowie röhrenförmige Linearmotoren. Antriebsmechanismen, die in diesen Konstruktionen nicht üblich sind, sind Riemen- und Riemenscheiben- oder Zahnstangen-Ritzel-Systeme. Diese Antriebstechnologien verfügen weder über ausreichend Schubkraft und Steifigkeit (Riemen) noch über einen geeigneten Formfaktor (Zahnstangen-Ritzel), um in Schubantriebskonstruktionen sinnvoll eingesetzt zu werden.

Die Schubkraft wird durch eine Stange auf die Last übertragen, die sich aus dem Aktuatorkörper aus- und einfährt und dabei von einer Gleitbuchse geführt wird. Typische Schubaktuatoren verfügen über keine Linearführungen, da sie nicht für das Tragen von Lasten ausgelegt sind – sie dienen lediglich dem Schieben, Ziehen oder Halten. Zur Unterstützung oder Führung der Last werden vom Aktuator unabhängige Schienen, Wellen oder Führungsbahnen eingesetzt.

Während die meisten Stangenantriebe so konstruiert sind, dass das Gehäuse stationär bleibt und das Schubrohr aus- und eingefahren werden kann, ermöglichen einige Konstruktionen, dass das Rohr fixiert und das Gehäuse beweglich ist. Dies ist häufiger bei Linearmotoren der Fall, aber auch einige Spindelantriebe ermöglichen diese Konfiguration.

Da elektromechanische Schubantriebe häufig pneumatische oder hydraulische Varianten ersetzen, werden sie häufig mit Außenmaßen und Montageoptionen konstruiert, die den für pneumatische und hydraulische Zylinder üblichen Normen wie ISO und NFPA entsprechen. Angetrieben von Kugelumlaufspindeln mit großem Durchmesser oder Rollengewindetrieben verfügen elektromechanische Schubantriebe über eine extrem hohe Leistungsdichte und bieten eine weniger komplexe Lösung als hydraulische Antriebe. Kugelumlaufspindeln und Gewindetriebe eignen sich zudem gut als Ersatz für pneumatische Technologien und machen Kompressoren, Filter, Ventile und andere Luftaufbereitungsanlagen überflüssig.

Elektromechanische Stangenantriebe verfügen häufiger als ihre herkömmlichen Schieber-Pendants über einen integrierten Motor und eine integrierte Steuerung. Neben der Reduzierung der Komplexität für OEMs und Endanwender erleichtert die Bereitstellung einer kompletten elektromechanischen Lösung in einem Paket den Umstieg von pneumatischer oder hydraulischer auf elektromechanische Technologie. Die Integrationsmöglichkeiten für Schubantriebe reichen von Niederspannungs-Gleichstrommotoren mit Endschaltern für eine einfache Positionierung bis hin zu Plug-and-Play-Servokonstruktionen mit integriertem Motor, Antrieb und Steuerung.

Das Gehäuse eines Schubantriebs ist typischerweise vollständig geschlossen und umschließt die mechanischen und elektrischen Komponenten. Durch eine Dichtung an der Schubstange erreichen diese Antriebe oft hohe IP-Schutzarten und eignen sich daher ideal für Anwendungen, bei denen der Antrieb Feinstaub, Flüssigkeiten oder Spritzwasser ausgesetzt ist. Hersteller bieten in der Regel verschiedene Gehäusematerialien an, darunter Beschichtungen und Beschichtungen, die Korrosionsbeständigkeit gegenüber einer Vielzahl von Chemikalien und Umgebungen gewährleisten.