Komponenten für Lineare Bewegungen - Wissenwertes über Führungen, Gewindetriebe und vieles mehr

Komponenten für Linearbewegung ermöglichen es, linear geführte Bewegungen auszuführen und Lasten direkt in einer linearen Bahn zu bewegen. Dies ist ein wichtiger Bestandteil der Industrieautomatisierung.

Zu diesen Linearbewegungskomponenten gehören Linearführungen, Linearaktuatoren und andere Komponenten, die lineare Bewegung ermöglichen.

Einige unserer beliebtesten Produkte sind:

• Linearführungen
• Linearmotoren
• Linearantriebe
• Linearpositionierungssysteme

Lesen Sie mehr über mögliche Komplettlösungen zur Umsetzung einer Linearbewegung im ersten Teil unseres Leitfadens für lineare Bewegungen.

Was ist eine Linearführung?

Eine Linearführung ist eine mechanische Komponente, die dazu dient, ein bewegliches Teil in einer geraden (linearen) Bewegung zu führen.

Die grundlegenden Komponenten einer linearen Führung sind ein Führungsprofil und ein Linearlager. Linearführungen können dazu verwendet werden, eine Last aufzunehmen und diese geführt zu bewegen oder zu halten, z. B. um eine Maschine zu steuern.

Linearführungen werden in vielen verschiedenen Industrien, wie z. B. in der der Robotik, Luft- und Raumfahrtindustrie, im 3D-Druck, Medizintechnik und der Elektronik eingesetzt. Sie besitzen keinen eigenen Antrieb und werden häufig in Anwendungen eingesetzt, in denen eine präzise und zuverlässige Bewegung erforderlich ist. Sie sind robust, langlebig und können eine hohe Präzision erreichen.

Grundsätzlich lassen sich Linearführungen im allgemeinen nach Profilschienenführung und der Führung mittels einer Linearwelle (Linearachse) unterscheiden.

Linearführung mit Wälzkörperumlauf

Eine der häufigsten Varianten dieser Linearführungen sind Linearführungen mit Kugelumlauf. Bei diesen Linearführungen sorgen in einem Kugelkreislauf geführte Kugeln für eine präzise geführte lineare Bewegung.

Sie bestehen z.B. im Falle einer Profilschienenführung aus einem auf einer Führungsschiene laufenden Führungswagen mit speziell geformten Kugelbahnen, welche als Führung für die eingesetzten Wälzkörper dienen.

In der Praxis werden zwei Bauformen der im Wälzkörperumlauf eingebetteten Wälzkörper unterschieden. Die Führung kann mit zwischen den Wälzkörpern eingesetzten Kunsstoffkörpern als Abstands- und Dämpfungselement oder mit Wälzkörpern ohne Zwischenelemente ausgeführt sein.

Die Dämfungselemente sollen eine Schallreduktion und einen ruhigeren Umlauf der Wälzkörper unterstützen.

Was ist eine Linearmotor?

Linearmotoren sind speziell entwickelte Motoren, die eine lineare Bewegung erzeugen. Diese Bewegung kann sowohl geradlinig, als auch in einer Kurvenbahn verlaufen. Ihr großer Vorteil neben Schnelligkeit und Dynamik ist, dass sie Lasten direkt in einer geradlinigen Bahn bewegen können ohne zusätzliche Getriebe, Riemen oder andere mechanische Übertragungselemente zu benötigen.  

Linearmotoren werden neben vielen anderen Bereichen in der Industrie und Fertigung eingesetzt. Sie ermöglichen hohe Verfahrgeschwindigkeiten, sind zuverlässig, schnell, robust und erreichen eine hohe Positioniergenauigkeit.

Was ist ein einachsiger Aktuator (LX und RS)?

Ein Aktuator ist ein Gerät, das eine physikalische Eingabe (z. B. eine elektrische Spannung) in eine mechanische Aktion umwandelt, die dann einen spezifischen Zweck erfüllt. Aktuatoren sind ein wichtiger Bestandteil der Automatisierungstechnik und können z. B. zum Antrieb einer Maschine, zur Erzeugung von mechanischen Bewegungen oder zur Steuerung von Ventilen und Klappen verwendet werden. Sie können direkt oder indirekt angesteuert werden und eine Vielzahl von Funktionen erfüllen.

Einige der beliebtesten Aktuatoren sind Servomotoren, Elektromagnete, Hydraulikzylinder, Piezoelektrik und Pneumatik.

Ein einachsiger Aktuator kann eine lineare Bewegung erzeugen, indem er eine Kraft auf einen Gegenstand ausübt. Diese Kraft kann beispielsweise durch die Verwendung eines Motors oder einer Flüssigkeit erzeugt werden. Dadurch wird eine lineare Bewegung verursacht, die sich in Form einer geraden Linie oder eines Kreises äußert. In der Konstruktion werden einachsige Aktuatoren häufig verwendet, um bestimmte Maschinen und Geräte zu bewegen. Der Aktuator kann eine Vielzahl von Bewegungen erzeugen, einschließlich kontinuierlicher oder intermittierender Bewegungen.

Was muss der Montage von einachsigen Aktuatoren beachtet werden?

Für die Montage eines einachsigen Aktuators benötigt man in der Regel eine Rotationsführungseinheit, ein Ritzel, eine Spindel und eine Elektronik, die alles steuert. Zusätzlich kann ein Motor zur Direktantriebssteuerung benötigt werden. Um den Aktuator zu montieren, müssen außerdem Montagewinkel und ein Rahmen bereitgestellt werden, um die Komponenten fixieren zu können. Wenn der Aktuator direkt an einen Roboterarm angebracht wird, ist ein eigens dafür vorgesehenes Adapterteil erforderlich. Zusätzlich sollte ein Lagersatz vorhanden sein, um die Komponenten ausrichten und schützen zu können.

1. Stellen Sie sicher, dass alle Verbindungen mechanisch und elektrisch richtig angeschlossen sind.
2. Überprüfen Sie, ob die Aktuatorgröße zu den Anforderungen des Systems passt.
3. Vergewissern Sie sich, dass die Montageposition des Aktuators ausreichend Platz für den Betrieb des Aktuators bietet.
4. Überprüfen Sie, ob der Aktuator mit der richtigen Spannung und Frequenz versorgt wird.
5. Stellen Sie sicher, dass die Befestigung des Aktuators fest ist und nicht verrutschen kann.
6. Überprüfen Sie, ob die Anschlüsse des Aktuators für den Betrieb im System geeignet sind.
7. Prüfen Sie regelmäßig die Kabelverbindungen des Aktuators.

Was ist ein Gewindetrieb?

Ein Gewindetrieb ist ein mechanisches Element, welches eine rotatorische Bewegung in eine Linearbewegung umwandelt. Er besteht meist aus einer Gewindespindel und einer auf der Spindel sitzenden Mutter. Durch Drehen der Gewindespindel wird die nicht mitdrehende Mutter auf der Gewindespindel linear verschoben. Gewindetriebe gibt es in unterschiedlichen Ausführungen wie z.B. Kugelgewindetriebe oder Trapezgewindetriebe.

Was ist der Unterschied zwischen Kugelgewindetrieben und Trapezgewindetrieben?

Kugelgewindetriebe und Trapezgewindetriebe unterscheiden sich in Bezug auf ihre spezifischen Eigenschaften und Anwendungen.

Kugelgewindetriebe werden normalerweise bei hohen Anforderungen an Präzision und hohen Geschwindigkeiten eingesetzt, während Trapezgewindetriebe bei niedrigen Drehzahlen und im Vordergrund stehender Selbsthemmung angewendet werden.

Kugelgewindetriebe ermöglichen eine höhere Präzision und ein größeres Startdrehmoment als Trapezgewindetriebe. Sie haben weniger Reibung als Trapezgewindetriebe und sind einfach zu installieren und zu warten. Trapezgewindetriebe hingegen ermöglichen eine höhere Belastbarkeit und sind meist kostengünstiger als Kugelgewindetriebe. Außerdem sind Trapezgewindetriebe in der Lage, mehr Lasten zu tragen und sind daher gut für Anwendungen mit höheren Drehmomenten geeignet.

Es gibt deutliche Unterschiede in der Wartung und Reparatur von Kugelgewindetrieben und Trapezgewindetrieben. Einer der offensichtlichsten Unterschiede ist, dass Kugelgewindetriebe eine mit Wälzkörpern ausgestattete Mutter haben. Dies bedeutet, dass Kugelgewindetriebe, wenn sie gewartet oder repariert werden müssen, mehr Aufwand erfordern.

Ein weiterer Unterschied besteht darin, dass Kugelgewindetriebe meist in Anwendungen mit hoher geforderter Präzision eingesetzt werden. Dies bedeutet, dass Kugelgewindetriebe aufgrund der höheren Präzisionsanforderung bei der Wartung und Reparatur exakt vorgespannt und eingestellt werden müssen, was bei Trapezgewindetrieben wegen der von vornherein geringeren Genauigkeit oft weniger aufwendig ist. Schließlich unterscheiden sich Kugelgewindetriebe und Trapezgewindetriebe auch in Bezug auf die Kosten der Wartung und Reparatur. Kugelgewindetriebe können in der Herstellung aufgrund ihrer höheren Präzision teurer sein, während Trapezgewindetriebe normalerweise kostengünstiger sind.

• Der Kugelgewindetrieb kann wesentlich präziser, spielfrei eingestellt werden und bietet daher eine höhere Präzision bei Richtungswechseln als die Trapezgewindespindel.
• Darüber hinaus weisen Kugelgewindetriebe einen deutlich geringeren Reibungswiderstand auf, was sich auf verschiedene Aspekte positiv auswirkt. Durch die geringere Reibung wird eine geringere Losbrechkraft erreicht, sodass ein niedrigerer Stick-Slip-Effekt erzielt wird.
• Kugelgewindetriebe ermöglichen eine hohe Vorschubgeschwindigkeit von bis zu 250 m/min.
• Kugelgewindetriebe benötigen mehr Bauraum als Trapezgewindetriebe.
• Der Herstellungsprozess für Trapezgewindetriebe ist weniger aufwendig was sie meist kostengünstiger macht.

Kugelgewindetriebe oder riemengetriebene Aktuatoren nutzen - Was ist optimal?

Kugelgewindetriebe sind eine effiziente und zuverlässige Lösung, wenn es um die Aktuatorensteuerung geht. Sie bieten eine Reihe von Vorteilen gegenüber riemengetriebenen Aktuatoren.

Der erste und wahrscheinlich auffälligste Vorteil ist die höhere Effizienz. Kugelgewindetriebe übertragen Kraft mit weniger Reibung und Verluste als Riemengetriebe, was zu einer höheren Gesamteffizienz führt. Ein weiterer Vorteil ist die Präzision. Kugelgewindetriebe sind in der Lage, präzise Bewegungen mit einer geringen Positionierungsgenauigkeit zu erzeugen. Diese Präzision ist für viele Anwendungsfälle von entscheidender Bedeutung, insbesondere bei Anwendungen, die eine hohe Ganggenauigkeit benötigen.

Drittens bieten Kugelgewindetriebe eine langlebige, zuverlässige Leistung. Die Verzahnungen sind sehr verschleißfest und haben sehr geringes Spiel, was zu einer längeren Lebensdauer führt. Darüber hinaus sind Kugelgewindetriebe weniger anfällig für Vibrationen und Störungen.

Der wesentliche Unterschied zwischen Kugelgewindetrieben und riemengetriebenen Aktuatoren ist die Art der Antriebswirkung. Kugelgewindetriebe nutzen ein Kugelgewinde, um lineare Bewegungen zu erzeugen. Riemengetriebene Aktuatoren verwenden ein Riemen- und Radsystem, um eine drehbare Bewegung zu erzeugen.

Tipps zur Schmierung von Kugelgewindetrieben

Kugelgewindetriebe sind ein sehr zuverlässiges, präzises und langlebiges Antriebssystem. Dennoch sind regelmäßige Wartungsarbeiten erforderlich, um sicherzustellen, dass das System weiterhin korrekt und effizient funktioniert.

Um die Lebensdauer eines Kugelgewindetriebs zu maximieren, ist es ratsam, regelmäßige Wartungsarbeiten auszuführen. Zu den typischen Wartungsarbeiten gehören das Ölen der Kugeln, die Prüfung der Kugeln auf Verschleiß sowie die Überprüfung der Anzugsdrehmomente oder der Gleitmittel, je nach Anwendung. Es wird empfohlen, das System mindestens einmal pro Jahr zu überprüfen, um sicherzustellen, dass die Komponenten in einwandfreiem Zustand sind.

Kugelgewindetriebe müssen je nach Anwendung unterschiedlich oft geschmiert werden. In der Regel ist es empfehlenswert, Kugelgewindetriebe nach dem Einbau und nach jedem Wartungszyklus zu schmieren. Wenn die Kugelgewindetriebe in einer rauen oder verschmutzten Umgebung verwendet werden, müssen sie häufiger geschmiert werden, um eine optimale Leistung zu gewährleisten.

Bei der Wartung von Kugelgewindetrieben sollten einige Komponenten geprüft werden, um sicherzustellen, dass sie korrekt funktionieren.

Dazu gehören:

• die Kugeln
• das Gewinde
• die Lagereinheit
• die Kugelumlaufringe
• die Schrauben und die Wellen

Weiter Informationen zu diesem Thema finden Sie in unserem Blog "Schmierung von Kugelgewindetrieben - Schmierstoffe, Anwendungsbereiche und allgemeine Hinweise".

MISUMI stellt eine breite Palette von linearen Bewegungssystemen her, die aus hochwertigen Komponenten hergestellt werden. Der Produktkatalog umfasst eine große Auswahl an Antrieben und Lineartechnologien, die für eine Vielzahl von industriellen Anwendungen geeignet sind.

Die Produkte von MISUMI eignen sich für eine Vielzahl von Anwendungen, von der Automatisierung bis hin zu Robotik-Anwendungen. Dazu gehören Linearantriebe, lineare Positionierungssysteme, Linearführungen, Linearmotoren und andere lineare Komponenten. MISUMI stellt eine große Auswahl an Zubehör wie lineare Kupplungen, lineare Sensoren und lineare Encoder zur Verfügung.

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