F: Was sind die Hauptkomponenten eines Linearbewegungssystems?
A:Ein einfaches Linearbewegungssystem besteht aus einer Stützstruktur, die entweder in den Maschinenrahmen integriert ist oder aus einer separaten Struktur wie einem Strangpressprofil oder einer bearbeiteten Aluminiumplatte besteht. An der Stützstruktur wird dann ein Linearlagersystem montiert, zusammen mit einem Antriebssystem, das das Lager hin und her bewegt. Dichtungen und verschiedenes Zubehör können ebenfalls erforderlich sein, um das System zu vervollständigen.

F: Welche verschiedenen Arten von Linearlagern werden in einem Linearbewegungssystem verwendet?
A:Zu den Lageroptionen für Linearbewegungssysteme gehören Gleitlager, Wellen- und Kugelbuchsen, Laufrollen, Profilschienensysteme und Einweglager. Gleitlager (im Wesentlichen zwei Gleitflächen) sind nicht nur die kostengünstigste Option, sondern vertragen auch Stoßbelastungen sehr gut, da keine kleinen Kugeln auf einer Laufbahn mit hoher Spannungskonzentration laufen. Wellen- und Kugelbuchsen bieten den Vorteil, dass sie gleichzeitig als Systemstruktur dienen können, was Kosten spart. Laufrollen haben den einzigartigen Vorteil, dass der Konstrukteur ein Profil erstellen kann, in das die Welle eingerollt werden kann. Das Ergebnis ist eine sehr wirtschaftliche Kombination aus Struktur- und Lagersystem mit vielen zusätzlichen Funktionen, wie z. B. Kanälen zum Verbergen von Kabeln und T-Nuten für Befestigungselemente. Profilschienenprodukte – ob Kugel- oder Rollenschienen – bieten eine sehr hohe Kapazität bei minimalem Platzbedarf. Diese Option erfordert jedoch auch einen höheren Bearbeitungs- und Vorbereitungsaufwand der Montagefläche, was die Kosten erhöht.

F: Welche verschiedenen Arten von Linearantrieben werden in einem Linearbewegungssystem verwendet?
A:Mechanische Linearantriebe bieten grundsätzlich die Wahl zwischen Spindel, Zahnstange, Riemen und Linearmotor. Zu den Spindeln gehören Leitspindeln, Kugelumlaufspindeln und Rollengewindetriebe. Leitspindeln sind eine sehr kostengünstige Option und eignen sich gut für intermittierende Anwendungen mit geringer Einschaltdauer. Sie sind jedoch nicht so effizient wie Kugelumlaufspindeln, die eine sehr hohe Genauigkeit, Wiederholgenauigkeit und Übersetzungskraft bieten. Der Hauptvorteil von Rollengewindetrieben liegt in der Fähigkeit, die zwei- bis fünffache Kraft einer vergleichbaren Kugelumlaufspindel zu erzeugen, was sie zu einem hervorragenden Ersatz für ein hydraulisches System macht. Aufgrund der präzisen Schleiftoleranzen, die zur Erreichung der Lastverteilungseigenschaften erforderlich sind, können Rollengewindetriebe jedoch teuer sein. Um dieses Problem zu lösen, haben Lagerhersteller kürzlich den Differentialrollengewindetrieb entwickelt, der die hohen Kräfte eines herkömmlichen Rollengewindetriebs zu einem Preis bietet, der dem eines Kugelumlaufspindels näher kommt. Riemenantriebe sind insbesondere für lange Distanzen sehr kostengünstig, haben jedoch den Nachteil einer geringen Übersetzungskraft (d. h. es wird mehr Drehmoment zum Antrieb des Systems benötigt). Linearmotoren eignen sich in der Regel am besten für Anwendungen, die hohe Genauigkeit und Dynamik erfordern. Ihre Komplexität macht sie jedoch auch zu einer teuren Wahl.

F: Welches weitere Zubehör wird benötigt?
A:Das wichtigste Zubehör in einem Linearbewegungssystem ist der Motor. Typischerweise ist dies ein Gleichstrommotor mit Bürsten, ein Schrittmotor oder ein bürstenloser Motor. Der Hauptvorteil eines Bürstenmotors sind die niedrigen Kosten, während zu den Nachteilen ein geringer Wirkungsgrad und verschleißende Bürsten gehören. Beide Aspekte schließen den Einsatz des Bürstenmotors in High-End-Bewegungssystemen aus. Bürstenlose Motoren bieten eine höhere Leistung und Zuverlässigkeit, erfordern jedoch komplexe und teure elektronische Steuerungen. Gleichstrommotoren mit Bürsten sowie bürstenlose Motoren benötigen ein Rückkopplungsgerät zur Positionsregelung. Da ein Schrittmotor kein Rückkopplungsgerät benötigt, ist er eine gute Option, wenn eine Positionsregelung gewünscht ist, ein Rückkopplungsgerät aber zu teuer ist. Zusätzlich zu Rückkopplungssensoren benötigen Linearbewegungssysteme manchmal ein Getriebe zwischen Motor und Riemenantrieb.

F: Wann ist es sinnvoll, Komponenten eines Linearbewegungssystems individuell zu entwickeln, anstatt Standardkomponenten zu kaufen?
A:Sofern ein Standardprodukt nicht mit minimalen oder gar keinen Änderungen verwendet werden kann, muss ein individuelles System entwickelt und hergestellt werden. Die Beauftragung eines Designbüros mit der Entwicklung einer Lösung und die anschließende Beauftragung eines Auftragsherstellers mit der Herstellung führt oft zu schlechten Ergebnissen, da die Entwickler die Lösung nicht selbst gebaut haben. Die besten Ergebnisse erzielen Sie in der Regel durch die Zusammenarbeit mit einem Hersteller von Linearsystemen, der Ihre Anforderungen genau erfüllen kann. Dies kann entweder durch die Verwendung eines vorhandenen, modifizierbaren Katalogteils oder durch einen Neuanfang mit der Frage „Was möchten Sie erreichen?“ erfolgen. Dieser Ansatz vereint das Beste aus beiden Welten: einen technischen Experten, der Sie bei der Entwicklung Ihres Systems unterstützt, und einen Fertigungspartner mit der Erfahrung und Kapazität, das System in großem Maßstab für Sie zu produzieren.

F: Was sollte man vor der Verwendung eines Online-Dimensionierungstools für Linearbewegungssysteme wissen?
A:Wenn der Kauf eines Standardsystems oder die Investition in ein kundenspezifisches System eines Drittanbieters keine praktikablen Optionen sind, Sie aber dennoch über die Tools verfügen möchten, um einige der Designentscheidungen selbst zu treffen, kann ein Online-Dimensionierungstool eines großen Linearsystemherstellers eine gute Alternative sein. Bevor Sie beginnen, müssen Sie die Systemanforderungen kennen, z. B. die zu bewegende Last und ihre Position relativ zu den Lagern; ob es sich bei der Last um statisches Gewicht handelt oder um Beschleunigungen; die Umgebungsbedingungen, unter denen das System betrieben wird; das Bewegungsprofil; den Abstand der Schlitten; die Ausrichtung; den Arbeitszyklus; und die erwartete Lebensdauer des Systems.