Die Bewegung ist entscheidend

„Anhand der genannten Daten ermitteln wir die Motor­größe und die Spindelsteigung sowie die Ausführung der Spindelmutter. Weitere wichtige Aspekte sind auch die mögliche Selbsthemmung, der zur Verfügung stehende Bauraum und die Ansteuerung des Antriebs. Die Antwort auf die Frage: ‚Was wird wie, in welcher Zeit, wohin, mit welchen Steuerungsparametern wie oft bewegt?‘ gibt im Wesentlichen alle Informationen zur Auswahl eines Antriebs wieder“, erläutert O. Kämmerling die Vorgehensweise, um die Qual der Wahl zu beenden.

Reicht die standardmäßig eingesetzte Trapezspindel für die Anwendung nicht aus, kann eine Kugelumlaufspindel die Performance noch erhöhen: Mit ihr lassen sich noch genauere Positionierungen, ein minimiertes Umkehrspiel, geringere Reibungen, eine besonders hohe Lebensdauer und starke Beanspruchungen umsetzen. Zudem werden durch die Vielzahl an Güteklassen, Steigungen, Bauarten, Längen usw. die meisten Kundenforderungen erfüllt.

Beide Technologien gibt es mit Wicklungsanschlüssen für unipolare oder bipolare Ansteuerung, wobei die bipolar angesteuerte Version inzwischen gängig ist. Die Linear­aktoren werden entweder mit Hohlwellen-Mutter und Spindel (ohne oder mit interner Verdrehsicherung) oder mit externer Spindel und Mutter angeboten. Daraus ergeben sich die vier Bauweisen External, Non-Captive, Captive C bzw. Captive K.

Vier Ausführungen für die Qual der Wahl

Bei der Ausführung External wird die Linearbewegung erreicht, indem die Mutter auf der als Motorwelle arbeitenden Spindel gegen Verdrehen gesichert ist. In dem zu bewegenden Schlitten wird die Mutter befestigt und durch die Drehbewegung der Spindel linear bewegt. Der Schlitten muss hierbei kundenseitig geführt werden. Um eine lange Lebensdauer zu erzielen und die Reibkräfte zu reduzieren, ist es wichtig, die Führung zur Drehachse genau anzupassen. Der Anwender muss sich hier selbst um die Verdrehsicherung kümmern, indem er beispielsweise eine Führungsschiene anbringt. Bei längeren Spindeln muss das freie Spindelende eventuell noch gegengelagert werden.

Bei der Non-Captive-Variante ist die Mutter in der Hohlwelle des Motors eingebracht. Ihre Drehung verursacht eine lineare Bewegung der Spindel. Wird hier die Spindel fixiert, bewegt sich der Motor hin und her. Ist der Motor fixiert, sitzt die Masse am Ende verdrehgesichert auf der Spindel.

Die Captive C-Ausführung (geschlossenes System) eignet sich für raue Umgebungsbedingungen. Hier entsteht die Linearbewegung durch die bereits intern verdrehgesicherte Schubstange. Diese hat ein Innengewinde sowie eine Verdrehsicherung und wird in einem speziell geformten Gehäuse geführt. Wenn sich der Rotor (Spindel) dreht, entsteht über dem Gewindetrieb eine Linearbewegung und die Schubstange fährt ein und aus. Da die Verdrehsicherung bereits integriert ist, hat der Kunde bei dieser Variante den geringsten konstruktiven Aufwand. Die Last wird am Ende der Schubstange fixiert.

Die Captive K-Version unterscheidet sich davon durch den Antrieb sowie die kleinere Bauform. Die Schubstange ist vorne genutet und damit verdrehgesichert geführt. Diese Ausführung bildet zusammen mit der Gewindespindel den Antrieb. Dreht sich der Rotor, fährt die Schubstange ein oder aus. Zu beachten ist hier, dass die Spindel auf der Rückseite in Abhängigkeit des Hubs ausfahren kann.

Breites Anwendungsspektrum

„Die möglichen Anwendungen für diese Linearaktoren sind so vielseitig, dass ich hier stellvertretend nur einige Beispiele nennen kann“, sagt O. Kämmerling. „Sie finden Einsatz in Verstellungen von Abfüllmaschinen für unterschiedliche Produktbreiten, für die Verstellung von Ventilen zur Durchflussmengenregelung von Abfüllgütern, in der Verschlusstechnik von Spritzwerkzeugen, zur Positionierung von Produkten in drei Ebenen wie an X-Y-Z-Tischen, als Antrieb für Kolbenpumpen, Dosiereinheiten und Greifer sowie in Manipulatoren, Bandstoppern, Dosier- und Positioniereinheiten – eben überall dort, wo eine lineare Positionierung stattfindet.“

Generell unterscheiden sich die Anwendungen nicht aufgrund der eingesetzten Bauart der Aktoren. Ihre Auswahl hängt vielmehr zum Teil von der Philosophie der Kunden und der Gegebenheiten im Unternehmen ab oder auch von Faktoren wie Preis bzw. zur Verfügung stehender Bauraum.

Vernetzt für die Zukunft

Wird der Linearaktor beispielsweise für Positionieraufgaben eingesetzt, möchte der Anwender ihn zunehmend auch in sein Netzwerk integrieren. „Für solche Applikationen können wir unsere Antriebe mit einer integrierten Steuerung ausstatten. Bei den PM-Linearaktuatoren ist die Netzwerkfähigkeit nur selten gewünscht. Hingegen steht die Anforderung bei den Hybrid-Linearaktuatoren schon eher auf der Wunschliste“, sagt der Geschäftsführer.

Für die Fabrik der Zukunft bzw. Industrie-4.0-Anwendungen stehen hierfür die „MDrive“ und „Lexium MDrive“-Antriebe mit den bekannten Schnittstellen RS-485/Modbus, CANopen, Ethernet und Profinet zur Verfügung.

Literatur:
[1] Koco Motion GmbH, Dauchingen: www.kocomotion.de