Die Gründe für den Einsatz von Linearaktuatoren sind einleuchtend: Während der Pneumatik-Zylinder einen Kompressor und die benötigte Peripherie zur Erzeugung der Druckluft erfordert, reicht dem Linearaktuator elektrische Energie zur Ausführung einer Bewegung. Im Stillstand wird der Haltestrom dann gewöhnlich abgesenkt, was Energie spart. Außerdem können sämtliche Zwischenpositionen des maximalen Hubs direkt angefahren werden.
Dadurch lassen sich die Umrüstzeiten deutlich minimieren, denn der Linearaktuator ist sehr flexibel einsetzbar. Die Endlagendämpfung ist durch das Einstellen von Beschleunigungs- und Bremsrampen einfach realisierbar, während man für mit Druckluft betätigte Linearantriebe eventuell weitere Elemente zur Druckluftmengenreduzierung benötigt.
Einsatz in einem breiten Anwendungsspektrum
Das Systemhaus Koco Motion mit Sitz in Dauchingen bietet verschiedenste Linearaktuatoren für den Einsatz in einem breiten Spektrum von Anwendungen, die eine Kombination aus präziser Positionierung, schneller Bewegung und langer Lebensdauer erfordern. Während das Portfolio zahlreiche Standardausführungen beinhaltet, erhöht sich das Gesamtangebot durch kundenspezifische Lösungen auf eine enorme Anzahl an Varianten. Gefragt sind hier beispielsweise angepasste Spindel-, Motor- und Kabellängen, die Ausführung der Spindelenden, individuelle Spindelsteigungen, Stecker, Wicklungswiderstände sowie Schrittwinkel oder spezielle Mutter- und Nuten-Geometrien.
„Die kundenspezifischen Ausführungen werden bei uns zunehmend nachgefragt“, sagt Olaf Kämmerling, Geschäftsführer von Koco Motion. „Dadurch kommen wir auf unzählige Kombinationen, aus denen es für den Anwender wirklich schwer ist, die für ihn passendste Lösung auszuwählen. Daher raten wir unseren Kunden, sich mit seinen Anforderungen an uns zu wenden. Wir haben das Know-how, um ihm die für seine Anwendung optimale Lösung aus den uns zur Verfügung stehenden Möglichkeiten herauszuarbeiten“.
Zwei Varianten: Permanentmanagement und Hybrid
Auf Basis der Schrittmotortechnik werden die Linearaktuatoren in den zwei Technologien „Permanentmagnet“ (PM) und „Hybrid“ angeboten. Der Rotor beim PM-Motor besteht aus einem radialmagnetisierten Permanentmagneten. Daher können nur begrenzte Zahlen von magnetischen Polen hergestellt werden, was einen größeren Schrittwinkel zur Folge hat. Diese Technologie ist kostengünstig und auch für kleinere Abmessungen realisierbar.
Die PM-Schrittmotor-Linearaktuatoren haben eine runde Form und stehen in drei Größen mit den Durchmessern 20, 25 und 36 mm zur Verfügung. Die Auflösung der Linearbewegung variiert von 6,5 bis 333 µm/Schritt bei einer maximalen Schubkraft von 115 N – abhängig von Antriebsgröße, Spindelsteigung und Schrittauflösung. Der Hybridschrittmotor vereint zwei Antriebstechnologien in einem: Er ist eine Symbiose aus Reluktanz- und Permanentmagnetmotor. Auf den axialen Permanentmagneten werden gezahnte Metallkappen befestigt. Der Versatz um eine halbe Zahnbreite sorgt dafür, dass sich die Nord- und Südpole abwechseln. Diese Technik gestattet hohe Polzahlen und somit sehr kleine Schrittwinkel.
Alle Informationen bei der Antriebswahl berücksichtigen
Die Hybrid-Schrittmotor-Linearaktuatoren stehen in den Baugrößen NEMA 8, 11, 14, 17, 23, 24 und 34 zur Verfügung. Abhängig von Schrittwinkel und Spindelsteigung variiert die Auflösung der Linearbewegung von 1,5 bis 127 µm/Schritt bei einer max. Schub-/Zugkraft von bis zu 2400 N. „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 Olaf 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.
Ideal für die lineare Positionierung
„Die möglichen Anwendungen für diese Linearaktuatoren sind so vielseitig, dass ich hier stellvertretend nur einige Beispiele nennen kann“, sagt Olaf 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 Aktuatoren. 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.
Die Ausstattung umfasst eine integrierte Steuerung
Wird der Linearaktuator 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 RS485/Modbus, CANopen, Ethernet und Profinet zur Verfügung. Oder sie lassen sich über die KannMotion-Steuerung mit einer RS485 oder einem Ablaufprogramm I/O-Steuerung komplettieren.
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