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#Produkttrends
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Regeln für die Ausrichtung von Aktuator und Führung in linearen Bewegungssystemen
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Parallelität und Rechtwinkligkeit, Parallelität und Rechtwinkligkeit von verbundenen Elementen.
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Die Einhaltung einiger einfacher Richtlinien für die Konstruktion von linearen Bewegungssystemen kann die Systemleistung und die Lebensdauer der Aktuatoren verbessern.
Viele automatisierte Maschinen stützen sich auf lineare Führungskomponenten wie Profilschienen, Rundschienen oder andere Wälz- oder Gleitlagerstrukturen, um die beweglichen Elemente der Ausrüstung zu führen und zu unterstützen. Darüber hinaus werden diese beweglichen Elemente häufig durch eine Art von Linearantrieb angetrieben.
Eines der häufigsten Probleme bei linearen Systemen jeglicher Art ist die Fehlausrichtung. Eine Fehlausrichtung kann zu einer Vielzahl von Problemen führen, z. B. zu uneinheitlichen linearen Bewegungsergebnissen, verkürzter Lebensdauer des linearen Lagersystems, vorzeitigem Verschleiß oder Ausfall des Antriebssystems und unregelmäßigen Bewegungen wie Geschwindigkeitsschwankungen oder Taumeln.
Es gibt jedoch einige gängige Möglichkeiten, die Gesamtleistung des Systems durch Optimierung der Ausrichtung von Linearführung und Aktuator zu verbessern.
Aktuatoren und Führungen
Es gibt eine Reihe von Möglichkeiten, ein geführtes Maschinenelement in Bewegung zu versetzen, wobei die gängigsten in zwei Kategorien fallen. Die erste Kategorie sind Stangenaktuatoren. Stangenaktuatoren können entweder flüssigkeitsbetrieben sein, wie z. B. hydraulisch oder pneumatisch, oder elektrisch, wie z. B. Gewindespindeln oder Kugelumlaufspindeln.
Die zweite Kategorie sind kolbenstangenlose Stellantriebe. Auch diese können entweder mit Flüssigkeit oder elektrisch über eine Spindel, eine Kugelumlaufspindel, einen Riemen oder einen Linearmotor angetrieben werden. Beide Arten von Aktuatoren finden in geführten Systemen Anwendung. Beide weisen jedoch feine Unterschiede in der Art und Weise auf, wie sie am besten eingesetzt werden, um die Leistung und Lebensdauer des Systems zu maximieren.
Die Führungselemente selbst, ob Profilschienen, Rundschienen oder andere Roll- oder Gleitsysteme, müssen in der Konstruktionsphase richtig dimensioniert und ausgewählt und gemäß den Empfehlungen des Herstellers installiert werden, wobei besonders auf die Ausrichtung zu achten ist. Auf diese Weise wird sichergestellt, dass die Leistung des gewählten Führungssystems für die jeweilige Anwendung maximiert wird.
Die Bedeutung von Nachgiebigkeitselementen
Stangenbetätiger, bei denen die Kolbenstange oder Betätigungsstange bei jedem Zyklus aus- und einfährt, bieten in der Regel eine Reihe von Befestigungsmöglichkeiten. Die meisten Anbieter von Kolbenstangenantrieben bieten Befestigungsmöglichkeiten wie Bohrungen und Gewindelöcher im Gerät, Montagefüße, Kugelgelenkstangen, Ausrichtungskupplungen, Gabelköpfe oder Zapfen an. Beim Einsatz eines geführten Mechanismus ist darauf zu achten, dass jedes Teilsystem, jeder Aktuator und jede Führungsbaugruppe eine ungehinderte, reibungslose Bewegung ausführen kann. Systeme, die versuchen, das Antriebselement starr mit dem angetriebenen Element zu koppeln, können eine uneinheitliche Leistung aufweisen, da diese beiden Elemente versuchen, sich in getrennten Ebenen zu bewegen, wobei eines oder beide Teilsysteme über ihre Möglichkeiten hinaus belastet werden.
Ein stabförmiger Aktuator wird in einem solchen System am besten mit einem nachgiebigen Element zwischen dem Antriebselement (Aktuator) und dem angetriebenen Element (Führungssystem) eingesetzt. So kann beispielsweise ein kugelförmiger Gelenkkopf, der an der Antriebsstange befestigt ist, den Befestigungspunkt um das Kugelgelenk schwenken. Diese Art der Verbindung an der Führung wird am besten in Verbindung mit einer Drehdurchführung oder einem Gabelkopf am gegenüberliegenden Ende des Betätigungselements verwendet, wo es am Maschinenrahmenelement befestigt ist. Ein solches Befestigungsschema ermöglicht die Nachgiebigkeit der Verbindung, ohne den Antrieb (Stellantrieb) oder das angetriebene System (Führung) übermäßig zu belasten.
Bei kolbenstangenlosen Stellantrieben, die sich dadurch auszeichnen, dass ihr Hub innerhalb ihrer Gesamtlänge liegt, kann auch ein Führungssystem in den Antrieb integriert sein. Wenn kolbenstangenlose Antriebe in Verbindung mit einem separaten Führungssystem verwendet werden, muss auch ein nachgiebiges Element in die Verbindung zwischen dem Antrieb und dem angetriebenen Element integriert werden. Die meisten Anbieter von Stellantrieben bieten eine Reihe von Halterungen für diese Art der Installation an, z. B. schwimmende Halterungen.
Kolbenstangenlose Stellantriebe, die ein Führungssystem enthalten, können die Aufgabe der Führung und Abstützung des Geräts übernehmen und gleichzeitig an die Stelle eines separaten Führungssystems treten. Diese Funktion kann besonders nützlich sein und spart dem Maschinenbauer in vielen Fällen Zeit und Geld. Kolbenstangenlose Antriebe mit integrierten Führungen können in Kombinationen in die Maschine eingebaut werden, um eine Vielzahl von Bewegungsanforderungen zu erfüllen. Mehrachsenkonfigurationen wie x-y oder x-y-z sowie Gantry-Konfigurationen sind bei richtiger Dimensionierung möglich. Bei der Installation von kolbenstangenlosen Aktuatoren mit integrierten Führungen ist die Ausrichtung ebenso wichtig.
Parallelität und Rechtwinkligkeit der verbundenen Elemente
Ein kolbenstangenloser Aktuator mit integrierter Führung, der in einer einachsigen Konfiguration verwendet wird, muss nur die Erwartungen an die Positionierung erfüllen. Der Ausrichtungsprozess ist einfach, da der Aktuator allein arbeitet und seine Last ohne externe Führung in Position bringt. Beispiele für diese Art von Einrichtung sind die Arbeitspunkt-zu-Arbeitspunkt- oder die Ausrichtung-zu-Vorrichtung an der Anlage.
Die Ausrichtung von kolbenstangenlosen Aktuatoren in Mehrachskonfigurationen ist eine größere Herausforderung, da mehrere Aktuatoren zusammenarbeiten müssen. Bei der Montage dieser Aktuatoren müssen daher Parallelität und Rechtwinkligkeit aller verbundenen Geräte berücksichtigt werden, um optimale Leistung und maximale Lebensdauer zu gewährleisten.
Parallelität der verbundenen Elemente
Es gibt drei Variablen, die die Parallelität bei der Montage von Linearaktuatoren beeinflussen können. Wenn Sie diese Fragen stellen und beantworten, können Sie die Parallelität und die Systemleistung maximieren.
1. Sind die Aktuatoren so montiert, dass sich die Schlitten auf gleicher Höhe befinden? Eine Fehlausrichtung in dieser Ebene führt zu einem ungünstigen Biegemoment in der Mx-Achse auf das Lagersystem einer oder beider Einheiten.
2. Sind die Stellantriebe von einem Ende zum anderen in einem gleichmäßigen Abstand zueinander montiert? Eine Fehlausrichtung in dieser Ebene übt eine ungünstige Seitenlast in der Fy-Achse auf das Lagersystem aus und kann, wenn sie schwerwiegend ist, zum Blockieren der Einheiten führen.
3. Sind die Antriebe in einer Ebene zueinander montiert? Eine winklige Fehlausrichtung übt ein ungünstiges Biegemoment in der My-Achse auf das Lagersystem der beiden Einheiten aus.
Rechtwinkligkeit der verbundenen Elemente
Es gibt zwei Variablen, die die Rechtwinkligkeit bei der Montage von Linearantrieben beeinflussen.
1. Ist bei einem X-Y-Z-System die Z-Achse rechtwinklig zur Y-Achse montiert? Eine Fehlausrichtung in dieser Ebene wird ein ungünstiges Biegemoment auf das Lagersystem der Y-Achse in einer oder allen möglichen Achsen ausüben.
2. Bewegen sich in einem Portalsystem, in dem sich zwei Aktuatoren gleichzeitig in der X- oder Y-Achse bewegen müssen, die Aktuatoren gleichzeitig? Eine Fehlausrichtung oder eine unzureichende Servoleistung wird ein unerwünschtes Biegemoment in der Mz-Achse auf das Lagersystem ausüben.
Die tatsächlichen Toleranzen in Bezug auf die Ausrichtungsempfehlungen und die Montage hängen vom jeweiligen Antriebshersteller sowie vom Lagertyp ab. Als allgemeine Faustregel gilt jedoch, dass der Typ des Lagersystems berücksichtigt werden sollte. Hochleistungslager wie z. B. Profilschienensysteme sind in der Regel recht starr und die Ausrichtung ist kritischer. Systeme mit mittlerer Leistung, die Rollen oder Räder verwenden, haben oft ein Spiel, das eine gewisse Nachgiebigkeit bei der Ausrichtung bietet. Gleitlager- oder Gleitsysteme haben oft ein größeres Spiel und können noch nachgiebiger sein.
Bei der Installation von Montagesystemen für Linearaktuatoren gibt es eine Reihe von Messinstrumenten, die eine korrekte Ausrichtung gewährleisten, von Lehren bis hin zu Lasersystemen. Unabhängig von den verwendeten Werkzeugen sollten Sie immer eine Achse als Referenz für die X-Y- und Z-Ebenen festlegen und die anderen Geräte in Bezug auf die Referenzachse montieren. Auf diese Weise können Sie die maximale Leistung und Lebensdauer Ihres Antriebssystems erreichen.