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Lineartechnik Auswahl der geeigneten Linearführung

| Autor / Redakteur: Lukas Dieterle, Jeremias Fesenmeyer, Thomas Ketterer* / Ute Drescher

Teil 2: Antriebsvarianten, Linearachsen, Abdichtung und Abdeckung sowie Beschichtung von Linearführungen.

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Bei der Umwandlung der Rotationsbewegung mit einem Zahnstangenantrieb wird auf dem Grundkörper (Außenteil) der Führung über den gesamten Hub eine Zahnstange angebracht.
Bei der Umwandlung der Rotationsbewegung mit einem Zahnstangenantrieb wird auf dem Grundkörper (Außenteil) der Führung über den gesamten Hub eine Zahnstange angebracht.
(Bild: Ero-Führungen )

Schlittenführungen lassen sich direkt mit einem Linearantrieb oder indirekt mit einem Rotationsantrieb antreiben. Ein direkter Linearantrieb liegt in der Grundausführung durch manuelle Bewegung des Schlittens vor. Möglich ist außerdem der Einsatz von Linearmotoren, die sich durch eine hohe Steifigkeit, hohe Geschwindigkeiten und eine hohe Genauigkeit auszeichnen. Alternativ gibt es pneumatisch oder hydraulisch betriebene Gleichlaufzylinder, bei denen das Innenteil relativ zum Kolben hin und her bewegt wird. Es können dabei nur die beiden Endpositionen angefahren werden, eingesetzt wird der Zylinderantrieb daher etwa bei oszillierenden Bewegungen. Auch zum Spannen, Heben und Pressen kann ein Zylinderantrieb verwendet werden.

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Beim Einsatz eines Rotationsantriebs muss die Rotationsbewegung in eine Linearbewegung gewandelt werden. Dies erfolgt beispielsweise mithilfe eines Spindelantriebs, wobei durch Drehung der Spindel eine Spindelmutter linear bewegt wird. Die Spindelmutter kann mit Trapezgewinde in Gleitkontakt zur Spindel stehen, möglich ist auch ein Kugelgewindetrieb, bei dem umlaufende Wälzkörper (Kugeln) für Wälzkontakt zwischen Spindelmutter und Spindel sorgen. Wälzkontakt erhält man auch mit einem Gewinderollenschraubtrieb, bei dem Gewinderollen als Wälzkörper verwendet werden. Vorteile des Spindelantriebs sind eine niedrige benötigte Vorschubkraft, eine hohe Steifigkeit und eine hohe Genauigkeit.

Die Umwandlung der Rotationsbewegung kann auch mit einem Zahnstangenantrieb (Bild 2) erfolgen, dabei wird auf dem Grundkörper (Außenteil) der Führung über den gesamten Hub eine Zahnstange angebracht. Das Innenteil kann so mithilfe eines rotierenden Zahnrads linear bewegt werden, wodurch sich eine niedrige benötigte Vorschubkraft und eine hohe Steifigkeit ergeben. Die dritte Möglichkeit ist der Zahnriemenantrieb. Der umlaufende Zahnriemen wird von einem Zahnrad angetrieben, das Innenteil der Führung bewegt sich mit dem Zahnriemen, macht also eine Linearbewegung. Vor allem die hohen möglichen Geschwindigkeiten sind als Vorteil des Zahnriemenantriebs zu nennen.

Schrittmotoren lassen sich steuern

Der Antrieb der auf Rotation basierenden Varianten kann entweder manuell mit einem Mikrometerrändel oder einem Handrad oder motorisch mit Schritt- oder Servomotor erfolgen. Schrittmotoren haben gegenüber Servomotoren den Vorteil, dass sie ohne Messsystem betrieben werden können, da durch die schrittweise Bewegung stets die aktuelle Position bekannt ist. Sie können gesteuert betrieben werden, während Servomotoren eine Regelung benötigen. Dazu kann die Überwachung der Position bei Servomotoren mit einem Glasmaßstab an der Führung oder einem Absolutgeber am Motor erfolgen. Damit erzielt man sehr hohe Genauigkeiten und hat eine sehr hohe Zuverlässigkeit. Dies ist auch als Ergänzung beim Schrittmotor möglich, da der Schrittmotor bei externer Überlast seine genaue Position verlieren kann.

Da die Schlittenführungen zu Kreuztischen (Bild 3) oder Mehrachssystemen kombinierbar sind, ist es für den Betrieb der motorischen Schlittenführungen wichtig, dass die Steuerung genau so vielseitig wie die verfügbaren Schlitten ist. Dafür hat Ero-Führungen eine neue Steuerung entwickelt, die in der Lage ist, die Motoren mehrachsig und interpolierend anzusteuern. Angebracht wird die Steuerung auf Hutschienen, sie lässt sich aber auch ohne weiteres in den Tischaufbau integrieren.

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