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Wie können Sie Ihren Bedarf an Linearantrieben mit minimalen Anwendungsdaten abschätzen?

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Hohe Momentbelastungen können den Einsatz eines Zwei-Schienen-Linearaktuators diktieren.

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Die Auswahl von Linearbewegungskomponenten während der Entwicklungsphase eines Projekts ist seit Jahrzehnten eine Quelle der Frustration für Konstrukteure und Anwendungsingenieure - insbesondere wenn es um komplexe Unterbaugruppen wie Linearaktuatoren geht. Betrachten Sie für einen Moment den Einfluss, den ein Linearaktuator auf das gesamte Maschinendesign hat. Zunächst einmal sind bei einem Aktuator die Führung und der Antrieb miteinander gekoppelt und integraler Bestandteil der Einheit. Daher ist es unerlässlich, dass sowohl die Auswahl der Führung als auch die Auswahl des Antriebs korrekt ist. Außerdem hat ein Aktuator erheblichen Einfluss auf die Gesamtgröße der Maschine. Beispielsweise kann eine Verschiebung der Position der Last auf dem Aktuator eine hohe Momentbelastung verursachen und die Anforderung von einer Ausführung mit einer Führung zu einer Ausführung mit zwei Führungen ändern, wodurch sich die Gesamtbreite des Aktuators und damit die Größe der Maschine verdoppelt oder verdreifacht.

Die Auswahl eines Aktuators auf der Grundlage von Annäherungen an die Leistungsanforderungen ist wohl risikoreicher als die Wahl einer Linearführung oder eines Antriebs mit minimalen Anwendungsinformationen. Dennoch ist die Situation recht häufig, dass ein Konstrukteur oder Ingenieur eine vernünftige Schätzung des Systems benötigt, das für seine Anwendung am besten geeignet ist, bevor alle Anwendungskriterien festgenagelt sind.

Obwohl eine korrekte Größenbestimmung ein gründliches Verständnis der Anwendungsanforderungen voraussetzt, kann eine allgemeine Lösung, die für den anfänglichen Entwurf und die Kostenschätzung geeignet ist, in der Regel anhand von vier Schlüsselkriterien festgelegt werden.

Laden

Die zu tragende Last und ihre Ausrichtung relativ zum System ist eines der wichtigsten Kriterien bei der Auswahl eines Linearaktuators. Leichte Lasten, die mehr oder weniger direkt über den Lagern montiert sind, können von praktisch jeder Führungstechnologie aufgenommen werden - von Profilschienenumlauflagern, Linearkugellagern und Wellen oder sogar Gleitlagern. Je höher jedoch die Last und je mehr Momente (Nicken, Rollen und/oder Gieren) sie erzeugt, desto robuster sollte der Führungsmechanismus sein, um eine angemessene Lebensdauer und minimale Durchbiegung zu gewährleisten.

Genauigkeit

Das Verständnis der Anforderungen an die Positionier- und Wiederholgenauigkeit wird helfen, die Entscheidung bezüglich des Antriebsmechanismus einzugrenzen. Eine Punkt-zu-Punkt-Positionierung mit geringer Genauigkeit kann mit einem pneumatischen Antrieb oder einem Riemen- und Riemenscheibensystem erreicht werden, während für eine Positioniergenauigkeit und Wiederholbarkeit im Ein-Mikrometer-Bereich eine Kugelumlaufspindel oder sogar ein Linearmotor erforderlich wäre. Obwohl die Last oft durch eine von mehreren Antriebstechnologien aufgenommen werden kann, ist die Wiederholbarkeit oft der entscheidende Faktor zwischen diesen Optionen.

Geschwindigkeit

Die durchschnittlichen und maximalen Geschwindigkeiten während der Bewegung helfen auch bei der Wahl des Antriebsmechanismus. Als Faustregel gilt beispielsweise, dass die maximale Geschwindigkeit für Kugelgewindetriebe 1 m/s beträgt, obwohl es Möglichkeiten gibt, höhere Geschwindigkeiten zu erreichen. Riemen hingegen können problemlos bis zu 10 m/s verfahren, und die Höchstgeschwindigkeit für Linearmotorantriebe wird in erster Linie durch den unterstützenden Führungsmechanismus begrenzt. Auch die Beschleunigung spielt eine Rolle, sowohl bei der Auswahl des Antriebs als auch der Führung.

Verfahrweg

Während der erforderliche Verfahrweg seltener ein Make-or-Break-Kriterium ist, ist es wichtig, doppelt zu prüfen, ob der gewählte Linearaktuatortyp die Spezifikation für die Hublänge erfüllen kann. Insbesondere Kugel- und Gewindespindeln haben einen begrenzten Hubbereich. Auch hier gilt als Faustregel für Gewindetriebe eine maximale Länge von 3 Metern. Obwohl Gewindespindeln in größeren Längen erhältlich sind, nimmt die maximale Geschwindigkeit aufgrund der kritischen Geschwindigkeit der Spindel mit zunehmender Länge ab.