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Was ist Linear Motion Design Engineering?

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Technische Zusammenfassung für Linearmotoren und Wälzführungen.

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Die lineare Bewegung ist ein Bereich der Bewegungssteuerung, der mehrere Technologien umfasst, darunter Linearmotoren, lineare Stellantriebe und lineare Wälzführungen und -lager, um nur einige zu nennen.

Linearmotoren - eine präzise Option

Herkömmliche Linearmotoren sind im Grunde genommen ein aufgerollter und flachgelegter Permanentmagnet-Rotationsmotor. Es ist, als ob der Stator und der Rotor entlang einer radialen Ebene geschnitten und dann abgerollt würden, damit sie eine lineare Schubkraft erzeugen können. Wenn der stationäre Teil des Motors unter Strom gesetzt wird, wird der bewegliche Teil, der eine Art leitendes Material enthält, in Bewegung versetzt.

Zu den Vorteilen von Linearmotoren gehören hohe Geschwindigkeiten und schnelle Reaktionszeiten, hohe Präzision und Steifigkeit und - da es keine mechanischen Übertragungskomponenten gibt - die Beseitigung von Spiel.

Auf der anderen Seite können Linearmotoren teurer sein als andere traditionelle Lösungen. Außerdem erfordern sie ein besseres Ansprechverhalten der Steuerungen, z. B. eine größere Bandbreite und höhere Aktualisierungsraten. Außerdem können Linearmotoren in der Regel nicht so viel Kraft aufbringen wie andere Lösungen wie z. B. Kugelumlaufspindeln. Ein weiteres Problem kann die Erwärmung durch I2R-Verluste sein, was besondere Überlegungen zur Kühlung erforderlich machen kann.

Bei der Auswahl des besten Linearmotors für eine Anwendung spielen eine Reihe von Faktoren eine Rolle, darunter Kraft- und Wärmeüberlegungen, Lagerbelastungen sowie Platz- und Spielüberlegungen.

Frühe Linearmotoren waren zylindrisch. Bei diesen Motoren ist der Antrieb zylindrisch und bewegt sich auf einer zylindrischen Stange, in der sich die Magnete befinden, auf und ab. U-Kanal-Linearmotoren haben zwei parallele Magnetbahnen, die einander gegenüberliegen, wobei sich der Forcer zwischen den Platten befindet. Der Forcer ist in der Magnetbahn durch ein Lagersystem gelagert. Schließlich gibt es noch Linearmotoren in Flachbauweise, die in drei verschiedenen Ausführungen erhältlich sind: ohne Schlitz, ohne Schlitz und mit Schlitz.

Linearaktuatoren - integrierte Aufbauten mit traditionellen Bewegungskomponenten

Linearaktuatoren erzeugen im Wesentlichen eine lineare Bewegung. Manchmal ist die primäre Bewegungsquelle nicht-linear oder rotierend, z. B. ein Motor. In diesem Fall wandeln andere mechanische Mittel wie Riemen, Riemenscheiben, Ketten oder andere mechanische Komponenten die Drehbewegung in eine lineare Bewegung um. Andere Arten von Linearaktuatoren erzeugen selbst eine lineare Bewegung, z. B. durch Flüssigkeitsdruck (Hydraulik oder Luft). Zu den gängigen Linearantrieben gehören mechanische, elektromechanische, hydraulische, pneumatische und piezoelektrische Antriebe.

Ein Linearantrieb mit Drehantrieb verwendet in der Regel einen Elektromotor, um die Antriebsenergie bereitzustellen. Dieser Aktuator kann eine Leitspindel verwenden, um die Rotationsbewegung des Motors in eine geradlinige Bewegung umzuwandeln.

Welcher Antrieb am besten für die jeweilige Anwendung geeignet ist, hängt von Faktoren wie der erforderlichen Leistung, der Größe und dem Leistungsbedarf ab. Bei der Auswahl eines Linearaktuators sind mehrere wichtige Faktoren zu berücksichtigen. Zunächst muss der erforderliche Hub oder die Länge der Bewegung bestimmt werden. Wie hoch ist die Kraft, die der Aktuator aufbringen muss? Wie hoch ist das Gewicht des Objekts, das der Aktuator bewegen soll? Wie soll der Aktuator montiert werden - horizontal oder vertikal?

Linearaktuatoren werden in einer Vielzahl von industriellen Anwendungen wie Materialtransportgeräten und Robotern sowie in alltäglichen Verbraucheranwendungen wie Haushaltsgeräten und in Computergeräten wie Druckerköpfen und Scannern eingesetzt.

Linearbewegungs-Wälzführungen - für OEM-Designflexibilität

Bei linearen Rollführungen handelt es sich nicht um Aktuatoren, sondern um die mechanische Komponente, die eine lineare Bewegung führt, z. B. eine Schiene oder eine Welle, die mit einem Aktuator verbunden ist. Wälzführungen für lineare Bewegungsanwendungen können dazu beitragen, die Reibung in Maschinen zu verringern. Sie werden in verschiedenen Bereichen eingesetzt, von modernen Halbleiterfertigungsgeräten bis hin zu großen Werkzeugmaschinen oder Baumaschinen.

Lineare Wälzführungen gibt es in verschiedenen Formen, z. B. in Form von Linearführungen und Schienenführungen auf der Basis von Rollenbahnen sowie in Form von Wellenführungen auf der Basis von Kugelkeilen.

Wichtige Überlegungen bei der Auswahl einer Linear-Wälzführung sind die Last, die statische Belastung, der Hub und die Geschwindigkeit sowie die gewünschte Präzision und Genauigkeit. Je nach den Anforderungen der Anwendung kann auch eine Vorspannung erforderlich sein. Die Schmierung ist ein weiteres wichtiges Kriterium, ebenso wie die Möglichkeit, die Verschmutzung des Linearführungssystems durch Umwelteinflüsse wie Staub und andere Verunreinigungen durch Faltenbälge oder spezielle Dichtungen zu minimieren.