Automatische Übersetzung anzeigen
Dies ist eine automatisch generierte Übersetzung. Wenn Sie auf den englischen Originaltext zugreifen möchten, klicken Sie hier
#Produkttrends
{{{sourceTextContent.title}}}
Linear-Aktuatoren: Es kommt darauf an, was drin ist
{{{sourceTextContent.subTitle}}}
Die Auswahl an Linearantrieben umfasst Riemen-, Kugelumlauf- und Luftantriebe.
{{{sourceTextContent.description}}}
Zwei allgemeine Regeln für die Auswahl eines Linearaktors sind: Verwenden Sie einen riemengetriebenen Aktuator, wenn der lineare Hub über 8 Fuß betragen muss, und wählen Sie einen kugelumlaufgetriebenen Aktuator, wenn die Anwendung eine präzise Positionierung erfordert. Aber bei der Auswahl zwischen diesen Aktuatoren geht es um mehr als die Angabe der Hublänge oder der Positioniergenauigkeit.
Was ist, wenn die Hublänge 4 Fuß beträgt, die Geschwindigkeit mit beiden Antrieben erreicht werden kann und eine präzise Positionierung kein Faktor ist? Liegt die Wahl dann automatisch bei den Kosten? Das sollte nicht der Fall sein. Andere Faktoren, die Ingenieure berücksichtigen müssen, sind die Last, das Bewegungsprofil, das tolerierbare Spiel und die erforderliche Auflösung. Und in Situationen, in denen die Kostenunterschiede zwischen diesen beiden Aktuatorentypen vernachlässigbar sind, gewinnen diese Faktoren an Bedeutung.
Nah und fern
Auch wenn die benötigte Hublänge nicht das Hauptauswahlkriterium sein sollte, kann sie die Auswahl schnell auf ein überschaubares Maß reduzieren. Wenn Ingenieure lange Wege gehen müssen, sind Riemenantriebe in Längen bis zu 20 Fuß erhältlich. Einige Hersteller fertigen sie bis zu 60 Fuß oder bieten sie in Segmenten an, die Ingenieure zusammensetzen können. Der begrenzende Faktor bei der Länge sind die Kosten für das Extrudieren des Riemens.
Die meisten Kugelumlaufspindelantriebe sind dagegen auf eine Länge von 6 Fuß oder weniger begrenzt. Gelegentlich fertigt ein Hersteller einen Kugelgewindetrieb mit einer Länge von 8 Fuß.
Schnell oder schneller
Neben der größeren Länge bieten riemengetriebene Linearaktuatoren im Allgemeinen höhere Geschwindigkeiten als Kugelgewindetriebe. Die meisten Kugelgewindetriebe sind bei kurzen Hüben auf Verfahrgeschwindigkeiten von 50 ips und bei Hüben von 6 bis 8 Fuß auf wenige Zentimeter pro Sekunde begrenzt, während riemengetriebene Aktuatoren Geschwindigkeiten von bis zu 180 ips erreichen. Riemenantriebe haben jedoch Grenzen bei den Beschleunigungen, denen sie standhalten können. Das Riemenmaterial kann sich bei hohen Beschleunigungs- und Verzögerungsgeschwindigkeiten verformen, ermüden oder brechen.
Die Geschwindigkeit einer Kugelumlaufspindel wird durch mehrere zusammenhängende Faktoren beeinflusst: Länge und Geradheit der Spindel, ihr Durchmesser und die Steigung der Gewinde. Jeder Durchhang oder jede Durchbiegung entlang der Länge reduziert die maximal erreichbare Geschwindigkeit. Um einen Teil der Durchbiegung zu kompensieren, bieten einige Hersteller selbstausrichtende Lager in den Muttern an. Je nach Belastung und erforderlicher Positioniergenauigkeit können diese Lager einen gewissen Durchhang ausgleichen und trotzdem hohe Drehzahlen erreichen. Die radiale Belastung reduziert jedoch die Kompensation durch diese Lager.
Der Spindeldurchmesser muss groß genug sein, um die durch die Spindel zu übertragende Kraft sowie die Last, die der Aktuator trägt, aufzunehmen. Ein großer Spindeldurchmesser kann jedoch die Geschwindigkeit des Aktuators begrenzen, da er die Geschwindigkeit der umlaufenden Kugeln in der Mutter bestimmt. Die Spindel unterliegt außerdem einer Grenze, die als kritische Drehzahl bezeichnet wird. Bei dieser Drehzahl beginnt der Kugelgewindetrieb um seine Achse zu schwingen. Größere Längen und kleinere Durchmesser senken die Geschwindigkeit, bei der diese Schwingung auftritt.
Auch die Spindelsteigung beeinflusst die Drehzahl. Eine Spindel mit geringer Steigung oder hoher Steigung ergibt bei gleicher Drehzahl eine geringere lineare Geschwindigkeit als eine Spindel mit hoher Steigung oder geringer Steigung.
Darüber hinaus beeinflusst die Steigung die Auflösung und Positioniergenauigkeit der Spindel. Die Auflösung ist die kleinste erforderliche inkrementelle Bewegung. Generell gilt, je höher die Steigung, desto genauer die Positionierung. Kugelgewindetriebe bieten eine genauere Positionierung als Riemenantriebe. Außerdem ist ihre Wiederholgenauigkeit höher. Sie kehren mit größerer Genauigkeit zu einer bestimmten Position zurück als ein Riemenantrieb.
Tragen der Last
Kugelumlaufspindeln können höchste Schublasten bis zu mehreren tausend Pfund bewältigen. Riemenantriebe hingegen sind auf einige hundert Pfund begrenzt.
Momentbelastungen können jedoch bei mehrachsigen Anwendungen ein Faktor sein. Hier müssen die Ingenieure die Position definieren, basierend darauf, wie sich die zweite oder dritte Achse als Ergebnis der Momentlast bewegt, die durch die primäre Achse aufgebracht wird.
Einige Aktuatoren übertragen die Last durch den Zylinderkörper anstelle der Schraube oder des Riemens. Solche Aktuatoren bieten eine gute Allzweck-Lastkapazität und Nachführgenauigkeit, außerdem kontrollieren sie die Reibung gut.
Der Hauptantrieb
Riemen- und Kugelumlaufspindelaktuatoren können von Allzweck-, Servo- oder Schrittmotoren angetrieben werden. Halten Sie jedoch die Trägheitsabweichung zwischen Motor und Last innerhalb eines Bereichs von 10:1. Die Wahl zwischen einem Servo- und einem Schrittmotor hängt davon ab, wie präzise die Positionierung sein muss und ob eine Rückmeldung erforderlich ist. Servos sind präziser.
Bei Kugelumlaufspindel-Linearaktuatoren neigt die Kugelumlaufspindel dazu, den Motor ähnlich wie ein Getriebe zu beeinflussen. Riemenaktuatoren verhalten sich wie Direktantriebe.
In Bewegung
Ein weiterer zu untersuchender Faktor ist das Bewegungsprofil der Anwendung. Im Gegensatz zu Kugelgewindetrieben haben Riemenantriebe kein Spiel, aber sie haben eine Elastizität. In der Regel sind Riemenantriebe nicht die beste Wahl, wenn die Anwendung eine Reihe von sehr kleinen inkrementellen Bewegungen erfordert. Beim Start einer Bewegung muss der Motor genügend kleine Bewegungen ausführen, um die elastische Dehnung aufzunehmen und die Haftreibung zu überwinden, bevor sich der Riemen bewegt. Wenn ein Riemenantrieb in einer solchen Anwendung verwendet werden muss, besteht eine Lösung darin, einen Mikroschritt- oder Servomotor mit einer hohen Encoderzeilenimpulszahl zu verwenden.
Einige der neueren Riemenaktuatoren verwenden Riemen aus steiferen Materialien. Diese Versionen sind in der Lage, eine gute Positioniergenauigkeit zu erreichen.
Eine dritte Möglichkeit
Manchmal ergibt weder ein Kugelgewindetrieb noch ein riemengetriebener Aktuator die beste Passung. Eine weitere Option können pneumatische kolbenstangenlose Linearaktuatoren sein. Diese Geräte bewältigen hoch repetitive, hin- und hergehende Bewegungen, die keine komplexe Positionierung erfordern. Sie bieten außerdem hohe Geschwindigkeiten und eine hohe Belastbarkeit, in einigen Fällen für etwa 50 % weniger Kosten pro Achse als andere Aktuatoren, insbesondere wenn Sie bereits Zugang zu einer Druckluftquelle haben.