Lineare Motionstechnologie: Präzisionslösungen für Automatisierung

Entladen von einem Förderband, Aufnehmen und Platzieren von Paketen in einen Karton und Dosieren von Klebstoff auf ein Tablett mit Bauteilen – alles gute Anwendungen für lineare Motionstechnologie. Drei Achsen der Bewegung können jeden Teil eines rechteckigen oder kubischen Volumens erreichen und ermöglichen Prozesse vom Maschinenbe- und -entladen bis hin zu Kuchendekoration und Arzneimittelforschung.

Lineare Motionstechnologie gibt es in verschiedenen Formen, wobei Leistung und Preis stark variieren. Die Auswahl der richtigen Lösung für eine gegebene Anwendung erfordert ein Verständnis dessen, was verfügbar ist, und wie man Anforderungen definiert. Hier ist etwas Orientierung.

Wo lineare Bewegung eingesetzt wird

Überall dort, wo ein Prozess eine wiederholte translatorische Bewegung erfordert – von Punkt A nach Punkt B statt rotatorisch – besteht die Möglichkeit, mit linearer Motionstechnologie Zeit und Geld zu sparen. Zum Beispiel:

• Ein Portalsystem, das ein Teil vom Förderband hebt und zu einem Verpackungssystem bewegt (2 Achsen, vielleicht 3)
• Bewegen einer Dosierdüse über eine Linie oder ein Tablett offener Behälter (Beispiel: Pipettieren im Labor)
• Entnehmen von Teilen aus einem Tablett und Einfügen in größere Baugruppen (z. B. Zahnräder in Pumpen)
• Ein Verpackungssystem, das eine einzelne Achse der Bewegung nutzt, um einen Karton zu schließen
• Ein Teil vom Förderband aufnehmen und in eine Vorrichtung für eine Montage- oder Fügeoperation laden (2 oder 3 Achsen)

Optionen der linearen Motionstechnologie

Die Hauptkomponenten eines linearen Motionstechnologysystems sind die Führungen und der Antriebsmechanismus. Weitere Punkte, die zu berücksichtigen sind, sind der Rahmen oder die Struktur, der Motor oder die Motoren sowie die Abdichtung und Schmierung.

Die Führungen sind die Schienen, die die zu bewegende Plattform oder den Schlitten tragen. Die Optionen sind:

• Gleitführungen (Slides) – nutzen gleitfähige Polymerlager, die entlang eines Profils gleiten
• Rollen (Wheels/Castors) – laufen oben oder an den Seiten einer Schiene
• Kugellager (Ball Bearings) – in die Plattform integriert, wo sie in einer umlaufenden Anordnung entlang des Profils rollen

Antriebsoptionen sind:

• Zahnriemen (Belt) – gut für hohe Geschwindigkeit und lange Verfahrwege
• Planetengetriebe (Planetary Screw) – für niedrige bis mittlere Nutzlasten und Geschwindigkeit, Positionierwiederholgenauigkeit bis 5 µm
• Kugelgewindetriebe (Ballscrews) – exzellente Effizienz, hohe Schubkraft und Genauigkeit von 5 µm oder besser
• Linearmotoren (Linear Motors) – hohe Geschwindigkeit und hohe Genauigkeit, aber begrenzte Nutzlasten, teuer

Fortschritte in der linearen Motionstechnologie

Maschinenbauer suchen ständig nach Möglichkeiten, Geschwindigkeit zu erhöhen und Zykluszeiten zu verkürzen, während sie Geräte kleiner machen. Um diesem Bedarf gerecht zu werden, werden lineare Motionstechnologien kompakter und leistungsstärker. Bereits präziser und kontrollierbarer als Pneumatikzylinder, wird lineare Motionstechnologie immer präziser und wiederholbarer.

Ein weiterer Trend ist einfache Konnektivität. Hersteller vereinfachen, was es braucht, um Komponenten zu verbinden und zusammenarbeiten zu lassen.

Zunehmend wünschen sich Anwender industrieller Maschinen Daten von ihren Geräten. Als Reaktion gewinnen Linearaktuatoren IIoT-ähnliche Sensortechnologie, die eine Reihe von Betriebsparametern für Prozessanalyse und Optimierung kommunizieren kann.

Komponentenauswahl

Die Bandbreite an linearen Motionstechnologien und die Anzahl der Lieferanten machen die Systementwicklung herausfordernd. Die Bewertung von Faktoren wie Trägheit, Beschleunigung, Nutzlast und Motorengröße ist schwierig und zeitaufwendig. Dies führt manche Ingenieure dazu, zu überdimensionieren – sie erreichen Leistungsziele, zahlen aber mehr als nötig für überdimensionierte Komponenten.

Erkennend, dass Entwicklungsingenieure Hilfe bei der Auswahl von Linearmotion-Systemkomponenten benötigen, hat Bosch Rexroth kürzlich ihr LinSelect-Tool eingeführt. Ein signifikanter Fortschritt im Systemdesign, das auf Basis der vom Entwickler eingegebenen Leistungs- und anderen Kriterien Komponentenempfehlungen generiert.

Dies spart erhebliche Designzeit und -aufwand. Vielleicht von noch größerer Bedeutung: Es stellt sicher, dass Komponenten so aufeinander abgestimmt sind, dass sie die insgesamt benötigte Leistung und Zuverlässigkeit liefern.

Vorteile moderner Linearmotion-Produkte

Hersteller von Linearmotion-Produkten streben danach, Design und Montage einfacher und schneller zu machen. Zu diesem Zweck integrieren Marktführer wie Bosch Rexroth Funktionen und Elemente, die die Leistung verbessern und die Aufgabe des Entwicklers weniger schwierig machen.

Vorteile der neuesten Generation von Linearmotion-Produkten umfassen:

1. Plug & Play Anwendung – Komponenten sind so konzipiert, dass sie sich mit minimaler Komplexität verbinden und zusammenarbeiten (Bosch Rexroth bietet ein hervorragendes Beispiel.)
2. Flexibilität – moderne Systeme können jede erforderliche Nutzlast, Distanz und Geschwindigkeit liefern und bei Bedarf neu konfiguriert werden
3. Einfache Wartung – durch die Einbeziehung von Polymerlagern benötigen Gleitschienensysteme keine Schmierung. Andere Systeme haben selbstständige Schmierung, und in allen Fällen sind Dichtungen besser als je zuvor
4. Neue Anwendungen – höhere Geschwindigkeiten und Genauigkeit, gekoppelt mit einfacherer Integration, bedeuten, dass Linearmotionstechnologie mehr Probleme in Fertigung, Lagerhaltung und anderen Bereichen lösen kann

JH Foster kann bei all Ihren Linearmotion-Bedürfnissen helfen

Linearmotion-Geräte steigern die Produktivität auf vielfältige Weise. Die Auswahl der richtigen Systeme und Komponenten kann eine Herausforderung sein, aber JH Foster kann helfen. Kontaktieren Sie uns, um Ihre Anwendung zu besprechen, und werfen Sie einen Blick auf das Rexroth LinSelect-Tool, wenn Sie sich bereit fühlen.