BlogBei der Realisierung von beweglichen Systemen wird die Linearachse verwendet, um eine oder mehrere der folgenden Anforderungen zu erfüllen:
- Präzise Bewegungsführung
- Steuerung einer Präzisionsbewegung
- Reibungsbegrenzung (und damit Verringerung des Kraftaufwands für die Bewegung und Verschleißverringerung der Teile)
Es kann auch eine Kombination von Anforderungen sein:
Bei der Steuerung einer Bewegung und bei großen Beschleunigungen ist es z. B. besser, die Reibung zu begrenzen. Zudem muss der Kraftaufwand bekannt sein, konstant oder variabel (wenn das System per Hand von einer Seite der Maschine auf eine andere bewegt werden soll).
Um diesen Anforderungen Genüge zu leisten, verfügen wir über 3 Produktkategorien:
Dieser Artikel erklärt die Unterschiede und Funktionsweise dieser Produkte.
1. Linearführungen
Eine Linearführung mit Profilschienen ermöglicht mithilfe von Rollelementen (Kugeln oder Rollen) zwischen Schiene und Schlitten erlaubt eine präzise Linearbewegung.
Sie hat im Vergleich zu einer herkömmlichen Schienenführung einen fünfzigmal kleineren Reibungskoeffizienten. Das System lässt sich mit weniger Kraftaufwand bewegen und hat aufgrund eines reduzierten Verschleisses eine höhere Lebensdauer.
Die Montage einer Linearführung mit Profilschienen ist einfach und kann auf allen Bewegungsachsen (vertikal, horizontal oder diagonal) erfolgen.
Um eine Profilschienenführung auszuwählen, müssen die folgenden Auswahlkriterien bekannt sein sein:
- Gewünschte Bewegungslänge
- Maximaler Platzbedarf
- Grösse der bewegten Last
- Gewünschte Genauigkeit
Linearführungen mit Profilschienen erleichtern also die Bewegung eines Systems. Sie benötigen allerdings ein zusätzliches Element, welches die Bewegung erzeugt (z. B. manuell, oder einen Riemenantrieb [vgl. Linearmodule], eine motorisierte Kugelumlaufspindel …).
Die verschiedenen Baureihen von Linearführungen mit Profilschienen je nach Anwendungstyp :
- HG-Führung : Schleifmaschinen, Fräsmaschinen, Bearbeitungszentren. Breite Gleitkufen.
- EG-Führung : Automatisierung, Hochgeschwindigkeitstransport. Geringerer Platzbedarf.
- MG-Führung : Miniaturtechnologie. Kompakt und leicht, minimaler Platzbedarf.
Manuell
+ Präzise Bewegungführung
+ Geringerer Kraftaufwand
+ Geringerer Verschleiß
– Manueller Eingriff
+ Präzise Bewegungführung / Positionierung
+ hoch belastbar
– Aufbau muss mit hoher Präzision erfolgen
Riemenantrieb
+ Präzise Bewegungführung / Positionierung
+ Einfache Montage
+ Hohe Beschleunigungen möglich
– Risiko der Riemendehnung bei hohen Temperaturen (Präzisionsverlust).
– Bei zu hoher Belastung Gefahr des Überspringens von Riemenzähnen und damit Verschiebung des Nullpunkts
Ritzel Zahnstange
+ Temperaturbeständig
– begrenzte Positionsgenauigkeit durch natürliches Bewegungsspiel
– Motorposition muss regelbar sein zur Schienenanpassung
Elektrischer Linearantrieb
+ Sehr gut geeignent für Anwendungen mit 2 Positionen
+ Sehr gute Reproduzierbarkeit
– Benötigt eine Führungsstange
– Radialkräfte nicht zulässig
Kugelumlaufspindeln bestehen aus einer Spindel und einer Mutter, in in welche Kugeln mit einem Umlaufsystem eingebettet sind.. Sie können eine Drehungbewegung in eine Linearbewegung umwandeln, oder umgekehrt.
Sie zeichnen sich durch eine reibungsfreie Bewegung aus, die ein niedriges Antriebsmoment erfordert. Sie garantieren dadurch eine hohe Stabilität und eine sehr präzise Verschiebung.
Die Spindel ist in einem Flansch montiert, sodass sie sich drehen, aber nicht verschieben kann. Die Mutter ist so montiert, dass sie sich nicht drehen kann. Wenn sich die Schraube dreht, hat die Mutter keine andere Wahl, als sich zu verschieben.
Die Mutter wird am Schlitten des Systems montiert, welcher geführt werden soll (z.B. durch Linearführung auf Profilschienen). Je nach Länge der Spindel muss eine zusätzliche Auflagefläche am Ende der Spindel vorgesehen werden, um die Richtung der Spindel beizubehalten. Dadurch wird verhindert, dass die Stange sich verbiegt.
Um eine Kugelumlaufspindel auszuwählen, müssen folgenden Grössen bekannt sein:
– Gewünschte Verschiebungslänge
– Maximaler Einbauraum
– Grösse der bewegten Last
– Gewünschte Genauigkeit …
Es gibt drei Typen von Kugelgewindetrieben, die je nach Anwendung eingesetzt werden sollten:
– gerollt: Transport.
– gewirbelt: Transport und Positionierung
– geschliffen: Positionierung
3. Linearmodule
Dies ist die Kombination der oben vorgestellten Technologien, welche die Automatisierung einer Bewegung ermöglicht.
Sie erlauben eine Präzisionsführung, die von einer Motorisierung und deren Steuerung begleitet wird. Linearmodule sind Ensembles, welche eine präzise elektrische Bewegung einer Baugruppe ermöglichen.
Es gibt zwei Arten:
– Linearmodul mit Antrieb durch Kugelumlaufspindel.
– Linearmodul mit Zahnriemenantrieb.
Linearmodule mit Kugelumlaufspindelantrieb
Linearmodule mit Kugelumlaufspindelantrieb kombinieren die Technologien von Profilschienenführungen und Kugelumlaufspindeln. Die Mutter der Kugelumlaufspindel ersetzt den Linearführungsschlitten , oder wird mittels einer Adapterplatte and diesem montiert. Letzterer wird wird durch seine Schiene geführt.
Der Vorteil dieser Lösung ist eine hohe Steifigkeit, Genauigkeit und das bei einen geringen Platzbedarf, da die Drehung der Gewindespindel durch einen Motor erzeugt wird, der an der Achse der Spindel montiert ist.
Diese Lösung eignet sich für das Bewegen schwerer Lasten mit hoher Positionierungsgenauigkeit.
Linearmodule mit Riemenantrieb
Linearmodule mit Riemenantrieb kombinieren die Technologie von Linearführungen auf Profilschienen und Zahnriemenantrieb.
Der Vorteil dieser Lösung ist, dass die Führungsschiene auf einem Aluminiumprofilrahmen montiert ist. Außerdem kann die Länge groß sein, da sie nicht durch die Länge einer Gewindestange begrenzt ist und auch keine Gefahr des Knickens besteht.
Die Riemenantrieb wird durch einen Motor erzeugt, der im 90°-Winkel zur Achse montiert ist, wodurch sich der Platzbedarf erhöht.
Diese Lösung eignet sich für Anwendungen, die eine hohe Dynamik und hohe Geschwindigkeiten erfordern.
