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  • Fehlerbehebung beim Linearaktuator

    Die Befolgung einiger einfacher Richtlinien zum Entwerfen von Linearbewegungssystemen kann die Systemleistung und die Lebensdauer des Aktors verbessern.

    Viele automatisierte Maschinen verlassen sich auf Linearführungskomponenten wie Profilschienen, Rundschienen oder andere Wälz- oder Gleitlagerstrukturen, um die beweglichen Elemente der Ausrüstung zu führen und zu stützen. Außerdem werden diese beweglichen Elemente oft durch eine Art von Linearantriebsvorrichtung angetrieben.

    Eines der häufigsten Probleme bei linearen Systemen jeglicher Art ist die Fehlausrichtung. Eine Fehlausrichtung kann zu einer Vielzahl von Problemen führen, wie z. B. inkonsistenten Linearbewegungsergebnissen, verkürzter Lebensdauer des Linearlagersystems, vorzeitigem Verschleiß oder Ausfall des Aktuatorsystems und unregelmäßigen Bewegungen wie Geschwindigkeitsschwankungen oder Taumeln.

    Es gibt jedoch einige gängige Möglichkeiten, die Gesamtsystemleistung durch Optimierung der Ausrichtung von Linearführung und Aktuator zu verbessern.

    Aktuatoren und Führungen
    Obwohl es eine Reihe von Möglichkeiten gibt, einem geführten Maschinenelement eine Bewegung zu verleihen, fallen einige der gebräuchlichsten in zwei Kategorien. Die erste sind Aktuatoren in Stangenform. Aktuatoren vom Stangentyp können entweder flüssigkeitsbetrieben sein, wie beispielsweise hydraulisch oder pneumatisch, oder elektrisch, wie beispielsweise eine Leitspindel oder Kugelumlaufspindel.

    Die zweite sind kolbenstangenlose Aktuatoren. Auch diese können entweder flüssigkeitsbetrieben oder elektrisch über eine Spindel, Kugelumlaufspindel, Riemen oder Linearmotor sein. Beide Antriebsarten finden Anwendung in geführten Systemen. Jeder hat jedoch feine Unterschiede darin, wie er am besten eingesetzt wird, um die Systemleistung und -lebensdauer zu maximieren.

    Die Führungselemente selbst, ob Profilschiene, Rundschiene oder andere Roll- oder Gleitsysteme, müssen in der Konstruktionsphase richtig dimensioniert und ausgewählt und nach Herstellerempfehlungen unter besonderer Berücksichtigung des Ausrichtungsprozesses eingebaut werden. Dadurch wird sichergestellt, dass die Leistung des ausgewählten Führungssystems für die jeweilige Anwendung maximiert wird.

    Bedeutung der Compliance-Mitglieder
    Stangenförmige Aktuatoren, die dadurch gekennzeichnet sind, dass sich die Kolbenstange oder die Aktuatorstange bei jedem Zyklus aus- und einfahren, bieten in der Regel eine Reihe von Montageoptionen. Befestigungsmöglichkeiten wie Bohr- und Gewindebohrungen im Gerät, Befestigungsfüße, Kugelgelenke, Ausrichtkupplungen, Gabelköpfe oder Drehzapfen werden von den meisten Anbietern von Stangenantrieben angeboten. Stellen Sie bei Verwendung mit einem geführten Mechanismus sicher, dass sich jedes Subsystem, jeder Aktuator und jede Führungsbaugruppe ungehindert und gleichmäßig bewegen können. Systeme, die versuchen, das Antriebselement starr mit dem angetriebenen Element zu koppeln, können eine inkonsistente Leistung aufweisen, da diese beiden Elemente versuchen, sich in getrennten Ebenen zu bewegen, wobei eines oder beide Subsysteme über ihre Fähigkeiten hinaus belastet werden.

    Ein Aktuator vom Stangentyp in einem solchen System wird am besten mit einem gewissen Nachgiebigkeitselement zwischen dem Antriebselement (Aktuator) und dem angetriebenen Element (Führungssystem) verwendet. Beispielsweise ermöglicht ein an der Betätigungsstange montiertes kugelförmiges Stangenende, dass der Befestigungspunkt um das kugelförmige Gelenk schwenkt. Diese Art der Verbindung an der Führung wird am besten in Verbindung mit einem Drehzapfen oder Gabelkopf am gegenüberliegenden Ende des Aktuators verwendet, wo er am Maschinenrahmenelement befestigt wird. Ein solches Montageschema ermöglicht eine Nachgiebigkeit in der Verbindung, ohne den Antrieb (Aktuator) oder den Antrieb (Führungssystem) übermäßig zu belasten.

    Kolbenstangenlose Aktuatoren, die dadurch gekennzeichnet sind, dass ihr Hub innerhalb ihrer Gesamtlänge enthalten ist, können auch ein in den Aktuator eingebautes Führungssystem enthalten. Stangenlose Aktuatoren müssen bei Verwendung in Verbindung mit einem separaten Führungssystem auch ein nachgiebiges Element in der Verbindung zwischen dem Antriebselement und dem angetriebenen Element enthalten. Die meisten Hersteller von Stellantrieben bieten eine Vielzahl von Halterungen an, die für diese Art der Installation vorgesehen sind, z. B. schwimmende Halterungen.

    Kolbenstangenlose Aktoren, die ein Führungssystem enthalten, können die Aufgabe des Führens und Abstützens der Ausrüstung übernehmen und gleichzeitig ein separates Führungssystem ersetzen. Diese Funktion kann besonders nützlich sein und spart dem Maschinenbauer dabei um ein Vielfaches Zeit und Geld. Kolbenstangenlose Aktuatoren mit integrierten Führungen können in Kombinationen in die Maschine eingebaut werden, um eine Vielzahl von Bewegungsanforderungen zu erfüllen. Mehrachsige Konfigurationen wie xy oder xyz sowie Gantry-Konfigurationen sind bei entsprechender Dimensionierung möglich. Bei der Installation von kolbenstangenlosen Antrieben mit integrierten Führungen ist die Ausrichtung ebenso wichtig.

    Parallelität und Rechtwinkligkeit verbundener Elemente
    Ein kolbenstangenloser Aktuator mit integrierter Führung, der in einer einachsigen Konfiguration verwendet wird, muss nur die Positionierungserwartungen erfüllen. Der Ausrichtungsprozess ist einfach, da der Aktuator einzeln arbeitet und seine Last ohne externe Führung in Position bringt. Beispiele für diese Art der Einrichtung umfassen Arbeitspunkt-zu-Arbeitspunkt oder Ausrichtung-zu-Befestigung an der Ausrüstung.

    Die Ausrichtung von stangenlosen Aktuatoren in mehrachsigen Konfigurationen wird schwieriger, da mehrere Aktuatoren zusammenarbeiten müssen. Daher müssen bei der Montage dieser Aktoren Parallelität und Rechtwinkligkeit aller verbundenen Geräte für eine optimale Leistung und maximale Lebensdauer berücksichtigt werden.

    Parallelität verbundener Elemente
    Es gibt drei Variablen, die die Parallelität bei der Montage von Linearaktuatoren beeinflussen können. Das Stellen und Beantworten dieser Fragen maximiert die Parallelität und die Systemleistung.

    1. Sind die Antriebe mit den Laufwagen auf gleicher Höhe montiert? Eine Fehlausrichtung in dieser Ebene führt zu einem ungünstigen Mx-Achsen-Biegemoment auf das Lagersystem einer oder beider Einheiten.

    2. Sind die Stellantriebe von einem Ende zum anderen in gleichmäßigem Abstand zueinander montiert? Eine Fehlausrichtung in dieser Ebene führt zu einer ungünstigen Seitenbelastung in der Fy-Achse auf das Lagersystem und kann, wenn sie stark ist, zum Festklemmen der Einheiten führen.

    3. Sind die Antriebe waagerecht zueinander montiert? Winkelversatz führt zu einem ungünstigen Biegemoment in der My-Achse auf das Lagersystem beider Einheiten.

    Rechtwinkligkeit der verbundenen Elemente
    Es gibt zwei Variablen, die die Rechtwinkligkeit bei der Montage von Linearaktuatoren beeinflussen.

    1. Ist in einem XYZ-System die Z-Achse senkrecht zur Y-Achse montiert? Eine Fehlausrichtung in dieser Ebene führt zu einem ungünstigen Biegemoment auf das Lagersystem des Y-Achsen-Aktuators in einer oder allen möglichen Achsen.

    2. Bewegen sich in einem Portalsystem, in dem sich zwei Aktuatoren gleichzeitig in der X- oder Y-Achse bewegen müssen, diese gleichzeitig? Eine Fehlausrichtung oder eine unzureichende Servoleistung führt zu einem unerwünschten Biegemoment in der Mz-Achse auf das Lagersystem.

    Die tatsächlichen Toleranzen in Bezug auf Ausrichtungsempfehlungen und Montage hängen vom jeweiligen Antriebshersteller sowie vom Lagertyp ab. Als Faustregel gilt jedoch, den Lagersystemtyp zu berücksichtigen. Hochleistungslagertypen wie Profilschienensysteme neigen dazu, ziemlich steif zu sein und die Ausrichtung ist kritischer. Systeme mit mittlerer Leistung, die Rollen oder Räder verwenden, haben oft Spiel, das eine gewisse Fehlertoleranz bei der Ausrichtung bietet. Gleitlager oder Gleitsysteme haben oft ein größeres Spiel und können sogar noch fehlerverzeihender sein.

    Bei der Installation von Montagesystemen für Linearaktuatoren stehen eine Reihe von Messwerkzeugen zur Verfügung, um eine korrekte Ausrichtung zu gewährleisten, von Messgeräten bis hin zu Lasersystemen. Unabhängig von den verwendeten Werkzeugen erstellen Sie immer eine Achse als Referenz für die XY- und Z-Ebene und montieren Sie die anderen Geräte in Bezug auf die Referenzachse. Dies trägt dazu bei, die maximale Leistung und die längste Lebensdauer Ihres Antriebssystems zu erzielen.


    Zeit der Veröffentlichung: 22. November 2021
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