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Hochgeschwindigkeits-Linearantriebe: Was qualifiziert sie als hohe Geschwindigkeit?

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Schneckendurchmesser, Länge oder Endlageranordnung.

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Wie viele andere in der Lineartechnik verwendete Begriffe - "Schwerlast", "Miniatur" und "korrosionsbeständig", um nur einige zu nennen - gibt es keinen Industriestandard, der festlegt, was ein "Hochgeschwindigkeits-Linearantrieb" ist. Dennoch gibt es einige allgemeine Richtlinien, die die Hersteller bei der Klassifizierung und Vermarktung ihrer Aktoren als Hochgeschwindigkeitsantriebe befolgen. Diese Richtlinien basieren in der Regel auf dem Antriebsmechanismus, dem Aktuatortyp und sogar auf der primären Verwendung oder der Branche. Das Verstehen dieser Unterschiede kann Ihnen helfen, eine informierte Entscheidung zu treffen, wenn Ihre Anwendung einen "Hochgeschwindigkeits"-Linearantrieb erfordert.

Die Geschwindigkeit ist in erster Linie vom Antriebsmechanismus abhängig

Der begrenzende Faktor für die Geschwindigkeitsfähigkeit eines Stellantriebs ist in der Regel der Antriebsmechanismus. Kugelgewindetriebe und Gewindespindeln sind in ihrer Geschwindigkeit durch ihre Neigung zum Peitschen begrenzt, die eine Funktion des Spindeldurchmessers, der Länge und der Endlagerung ist. Da Leitspindeldesigns auf Gleitkontakt basieren und aufgrund der Reibung hohe Wärme erzeugen, haben sie oft niedrigere Höchstgeschwindigkeiten als Kugelgewindetriebe ähnlicher Größe. Von den Spindellösungen sind also Aktoren, die auf Kugelgewindetrieben basieren, eher als "Hochgeschwindigkeit" zu bezeichnen als solche, die auf Leitspindelantrieben basieren.

Stellantriebe auf der Basis von Riemenantrieben oder Ritzel-Zahnstangen-Baugruppen sind in der Regel in der Lage, höhere Geschwindigkeiten als Kugelgewindetriebe zu erreichen, vorausgesetzt, sie sind richtig gespannt (bei Versionen mit Riemenantrieb) oder vorgespannt (bei Versionen mit Zahnstange und Ritzel). Aktuatoren mit stahlverstärkten Riemen können Geschwindigkeiten von 10 m/s oder höher erreichen, während zahnstangengetriebene Aktuatoren in der Regel Geschwindigkeiten von 5 m/s erreichen können.

Der Aktortyp spielt auch eine Rolle bei der maximalen Geschwindigkeit

Bei der Diskussion über Hochgeschwindigkeits-Linearantriebe kommt ein weiterer Faktor ins Spiel: die Art des Antriebs. Die Bezeichnung "hohe Geschwindigkeit" wird am häufigsten für Schubstangenantriebe - auch als Elektrozylinder bezeichnet - verwendet, da ihre Hauptanwendungsgebiete Schub-/Zug- und Einführvorgänge sind, die in der Regel sehr kurze Ausfahr- und Einfahrzeiten erfordern. Diese Aktuatoren können entweder mit einer Kugelumlaufspindel oder einer Leitspindel angetrieben werden, wobei die Geschwindigkeiten von 0,1 m/s bis über 1 m/s reichen. Einige wenige Hersteller bieten sogar riemengetriebene stabförmige Aktuatoren an, die Geschwindigkeiten bis zu 2,5 m/s erreichen können.

Schiebe- oder Schlittenantriebe (auch als kolbenstangenlose Antriebe bezeichnet) können in vielen Fällen noch höhere Geschwindigkeiten als Stangenantriebe erreichen. Da sie jedoch in erster Linie zur Positionierung und zum Transport, in der Regel mit hohen Lasten, verwendet werden, werden sie seltener als "Hochgeschwindigkeit" vermarktet Stangenlose oder gleitende Aktuatoren verfügen über eine große Auswahl an Antriebsoptionen, einschließlich Leitspindel, Kugelumlaufspindel, Zahnstange und Ritzel, Riemen und Linearmotor.

Linearmotoren bieten von Natur aus die höchsten Geschwindigkeitsmöglichkeiten, ohne mechanische Teile, die die Geschwindigkeit begrenzen oder Reibung und Wärme erzeugen. Wenn sie jedoch in einen Linearantrieb eingebaut sind, werden Linearmotorantriebe durch die Geschwindigkeit des Führungsmechanismus begrenzt. Ebenso können stahlverstärkte Riemenantriebe Geschwindigkeiten von mehr als 12 m/s erreichen, sind aber wie Linearmotoren durch die maximale Geschwindigkeit der Führung begrenzt. Die bei Linearmotoren und Riemenantrieben am häufigsten verwendeten Führungssysteme sind Profilschienenumlauflager, deren maximale Geschwindigkeiten typischerweise bis zu 5 m/s erreichen.

Höhere Geschwindigkeiten können jedoch erreicht werden, wenn Riemenantriebe mit Kurvenrollenführungen anstelle von Profilschienenumlauflagern gepaart werden. Mit vorgespannten Kurvenrollenführungen und einem richtig gespannten, stahlverstärkten Riemenantrieb gewinnen diese Hochgeschwindigkeits-Linearaktuatoren das Rennen, mit Verfahrgeschwindigkeiten bis zu 10 m/s.