Der Hybrid-Schrittmotor-Linearantrieb bietet gute Kraft- und Geschwindigkeitsfähigkeiten bei hoher Positioniergenauigkeit.

Bei elektromechanischen Linearantrieben bieten integrierte Designs Platzersparnisse, geringere Komplexität und niedrigere Gesamtbetriebskosten, da weniger Teile repariert oder ausgetauscht werden müssen. Ein solches Design, das in der Medizintechnik, im 3D-Druck und in der Montage vielseitig eingesetzt wird, ist der Hybrid-Schrittmotor-Linearantrieb, der eine Kugel- oder Leitspindel mit einem Hybrid-Schrittmotor kombiniert.

Hybrid-Schrittmotor-Linearaktuatoren – auch lineare Hybrid-Schrittaktuatoren oder Schritt-Linearaktuatoren genannt – bieten vielfältige Optionen, nicht nur hinsichtlich der individuellen Bearbeitung und Materialien, sondern auch hinsichtlich ihres grundlegenden Designs und ihrer Funktionsweise. Ein typisches Beispiel: Es gibt drei Haupttypen von Hybrid-Schrittaktuatoren – gekapselt, nicht gekapselt und extern (auch als motorisierte Leitspindel bezeichnet) – wobei einige Hersteller zusätzliche Varianten für spezifischere Anwendungen anbieten. Nachfolgend finden Sie eine kurze Übersicht über jeden Typ sowie eine ausführlichere Erklärung, die den Aufbau und die Funktionsweise verschiedener integrierter Motor-Spindel-Designs detailliert beschreibt.

Captive: Bei dieser Konstruktion ist die Leitspindelmutter direkt in den Motor integriert. Die Spindel ist mit einer Keilwelle verbunden. Beim Drehen des Motors wird die Spindel an ihrer Drehung gehindert und es entsteht eine lineare Bewegung, die es der Spindel ermöglicht, von einem Ende der Baugruppe aus ein- und auszufahren.

Nicht-verliersicher: Bei diesem Aktuatortyp ist die Kugel- oder Leitspindelmutter in den Motor integriert (oder an der Motorfront montiert) und bewegt sich nicht entlang der Spindel. Stattdessen muss die Spindel an ihrer Drehung gehindert werden (typischerweise durch die angebrachte Last). Drehen sich Motor und Mutter, bewegt sich die Spindel linear hin und her durch die Motor-Mutter-Kombination. Alternativ wird die Spindel fixiert, sodass sie sich nicht bewegt. Die Baugruppe wird im Wesentlichen zu einer angetriebenen Mutter, bei der die Motordrehung die Motor-Mutter-Baugruppe entlang der stationären Spindel hin und her bewegt.

Extern: Diese Antriebe verwenden einen Motor mit Hohlwelle und integrieren ein Ende der Spindel direkt in den Motor, sodass die Mutter außerhalb des Motors verbleibt. Wie bei einem herkömmlichen Spindel-Motor-System dreht sich die Spindel durch die Motordrehung, wodurch die Mutter (und die Last) entlang der Spindelwelle vorgeschoben wird. Bei dieser Konstruktion ist das gegenüberliegende Ende der Spindel (nicht am Motor befestigt) freitragend, was für leichte Lasten und kurze Hübe akzeptabel ist. Viele Anwendungen erfordern jedoch eine Abstützung des freien Spindelendes sowie eine Linearführung zur Aufnahme radialer Lasten.

Angesichts der großen Auswahl an Ausführungen und Optionen ist es nicht verwunderlich, dass Hybrid-Schrittmotor-Linearantriebe in den unterschiedlichsten Branchen und Anwendungen eingesetzt werden. Hier sind einige Anwendungsbeispiele, bei denen diese Antriebe dank ihrer kompakten Größe, präzisen Positionierung und guten Geschwindigkeits-Kraft-Eigenschaften überzeugen.

Präzisions-Dosierpumpen
Ob für die Medizin-, Halbleiter- oder Montageindustrie: Hybrid-Schrittmotoren sind dank ihrer extrem kompakten Stellfläche und der Fähigkeit, sich mit hoher Geschwindigkeit und hoher Präzision zu bewegen, eine ideale Lösung für den Antrieb kleiner, präziser Pumpen.

XY-Tische
Eines der wichtigsten Konstruktionsprinzipien für einen XY-Tisch besteht darin, den Platzbedarf so gering wie möglich zu halten. Hybrid-Schritt-Linearantriebe tragen zu diesem Ziel bei, indem sie das Antriebssystem klein halten und gleichzeitig hohe Schubkräfte und Positioniergenauigkeit bieten.

CNC-Maschinen und 3D-Drucker
Obwohl bei der einen Methode Material abgetragen (CNC-Maschinen) und bei der anderen Methode Material hinzugefügt wird (3D-Drucker), erfordern beide Anwendungen eine sehr hohe Positioniergenauigkeit und Zuverlässigkeit – zwei Leistungsbereiche, in denen hybride Schrittmotoraktuatoren besonders gut abschneiden, insbesondere bei Verwendung mit Mikroschrittsteuerung in einem geschlossenen Regelkreis.

Umleiten und Sortieren
In Förderbandanwendungen gibt es häufig Stationen, an denen Produkte aus Qualitätsgründen oder im Produktionsfluss umgeleitet oder sortiert werden müssen. In diesen Anwendungen ermöglichen hybride Schrittmotor-Linearaktuatoren schnelles Aus- und Einfahren mit guter Schubkraft und einfacher Steuerung.