Linearaktuatoren als flexibles Baukastensystem mit Faulhaber-Know-how

Bei der Linearaktuator-Familie L von Faulhaber ist Individualität Standard. Sie bietet viele Kombinationsmöglichkeiten der perfekt aufeinander abgestimmten Komponenten.

Typische Beispiele für lineare Bewegungsabläufe sind das Verstellen von Klappen oder Schiebern, aber auch bei Handling-, Transport- oder Bearbeitungsaufgaben sowie beim Positionieren von Geräten in der Medizintechnik braucht es oft Linearaktuatoren. Für eine Linearbewegung werden dann Motoren mit Untersetzungsgetrieben und Spindeln kombiniert. Eine Mutter auf der Spindel dient als Übertragungselement.

Die Spindeln sind so ausgelegt, dass Drehmoment- und Drehzahlbereich der Faulhaber-Motoren bestmöglich genutzt werden.

Aspekte, die es zu beachten gilt

Da die Anforderungen meist sehr individuell sind, müssen Anwender sich in der Regel die passende Kombination aus einzelnen Komponenten zusammenstellen. Dabei gibt es vieles zu beachten. Zum Offensichtlichen gehören der benötigte Drehzahl- und Drehmomentbereich, Länge, Durchmesser und Ausführung von Spindel und Mutter sowie die geforderte Genauigkeit beim Positionieren. Hinzu kommen aber noch zahlreiche weitere Aspekte, die die Auswahl beeinflussen, zum Beispiel Umgebungsbedingungen wie Temperaturbereich oder Vakuum.

Wichtig sind zudem die Integrationsmöglichkeiten in die Applikation, also zum Beispiel die Motorverkabelung oder die Klemmenausrichtung, damit sich der Linearaktuator problemlos in Gerät oder Maschine einbauen lässt. Oft werden dabei Kompromisse eingegangen, weil es beim Zusammenspiel der einzelnen Komponenten Probleme gibt.

Für eine Linearbewegung werden Motoren mit Untersetzungsgetrieben und Spindeln kombiniert.

Individuell, aber „schlüsselfertig“

Um den Anwender bei der Auswahl des passenden Antriebssystems zu unterstützen und auch bei individuellen Anforderungen „schlüsselfertige“ Lösungen anbieten zu können, hat Faulhaber die Linearaktuator-Familie L entwickelt, die als Baukastensystem aufgebaut ist. Hauptmerkmale sind neben hohen Leistungen und robuster Ausführung auch unterschiedliche Getriebe mit weiten Untersetzungsbereichen, eine große und modifizierbare Auswahl an Spindeln und Muttern sowie eine breite Palette an kombinierbaren Motoren.

Die Eigenschaften von Gewindespindel und Kugelumlaufspindel im Vergleich.

Kleinere Linearaktuatoren

Die kleineren Linearaktuatoren (06L, 08L und 10L) mit Getriebedurchmessern von 6, 8 oder 10 mm eignen sich beispielsweise für Applikationen in den Bereichen Medizintechnik und Laborautomation. Die größeren Versionen (22L und 32L) mit Getriebedurchmessern von 22 oder 32 mm finden ihren Einsatz in der Industrieautomation oder in Optik- und Photonik-Anwendungen. Sie nutzen die GPT-Getriebetechnologie, die für besonders hohe Drehmomente entwickelt wurde. Die Getriebe haben pro Stufe bis zu sechs Planeten.

Damit wird bei geringer Baulänge ein hohes Drehmoment erreicht. Um die Übertragung hoher Kräfte zuverlässig zu gewährleisten, sind die GPT-Planetengetriebe zudem aus gehärtetem Edelstahl gefertigt. Die Verbindungen sind nicht geklebt, sondern durchgängig geschweißt. Die Komponentenabstimmung innerhalb der Getriebe und die verwendeten Hochleistungsschmierstoffe tragen ebenfalls zur Leistungsfähigkeit bei.

Linearaktuator mit Gewindespindel.

Standard mit Variationen

Alle Linearaktuatoren der L-Familie lassen sich mit einer Vielzahl an DC-Motoren, 4-poligen und 2-poligen bürstenlosen Motoren oder Schrittmotoren kombinieren. Dabei sind die Spindeln so ausgelegt, dass Drehmoment- und Drehzahlbereich der Faulhaber-Motoren bestmöglich genutzt werden. Auch bei den Spindeln gibt es eine große Auswahl. Standardmäßig sind die Längen der Spindeln in 5-mm-Schritten wählbar, optional sind aber auch Sonderlängen realisierbar.

Linearaktuator mit Kugelumlaufspindel.

Tabelle zum Überblick

Ob sich Gewindespindeln oder Kugelumlaufspindeln für eine Anwendung besser eignen, muss individuell entschieden werden. Eine Tabelle gibt einen Überblick über die unterschiedlichen Eigenschaften. Der grundlegende Unterschied zwischen beiden Spindeltypen besteht darin, dass es bei einer Kugelumlaufspindel keine Gleitreibung zwischen Mutter und Spindel gibt; die Kraft wird stattdessen über Kugeln übertragen, was zu einem höheren Wirkungsgrad führt. Die Ausführungen 06L/08L/10L der L-Serie sind mit Gewindespindeln mit zwei unterschiedlichen Lastkennlinien ausgestattet.

Die größeren Ausführungen der Serien 22L und 32L gibt es mit Gewindespindeln und zusätzlich als Kugelumlaufspindel-Versionen in zwei Genauigkeitsklassen. Auch die Muttern stehen in unterschiedlichen Varianten zur Verfügung. Kunststoff-Muttern brauchen im Gegensatz zu Metallausführungen keine Schmierung, die Axialkräfte sind jedoch niedriger.

Online-Tool erleichtert die Auswahl

Hilfestellung bei der Antriebsauswahl gibt der Drive-Calculator. Die Bedienung des Online-Tools ist einfach und funktionell. Die moderne, übersichtliche Benutzeroberfläche wurde im Hinblick auf optimale Nutzerfreundlichkeit gestaltet und hilfreiche Tool-Tipps liefern wertvolle Detailinformationen. Angefangen von der Vorauswahl mit Abfragen zur Hublänge und zum maximalen Durchmesser bis hin zu Geschwindigkeit, geforderter Kraft und Zyklusanzahl werden Entwickler umfangreich unterstützt, um eine schnelle Abschätzung möglicher Lösungen zu erhalten. Die geeigneten Varianten werden dem Anwender anschließend in einer übersichtlichen Ergebnisliste präsentiert, die er mit effektiven Filtern nach seinen Bedürfnissen weiter spezifizieren kann.

Fachexpertise gegeben

Im Zweifelsfall unterstützen dann die Antriebsspezialisten weiter, wobei auch besondere Anforderungen berücksichtigt werden können wie etwa spezielle Umgebungsbedingungen, mechanische Einschränkungen oder Ähnliches. So ist es beispielsweise fast unmöglich, die tatsächliche Lebensdauer einer bestimmten Antriebskombination im Datenblatt anzugeben, da in jeder Anwendung abhängig vom Spindeltyp oder einer bestimmten Motor-Getriebekombination zahlreiche Parameter zu berücksichtigen sind. Die Experten können dann helfen, die beste Lösung für die speziellen Bedürfnisse der Anwendung zu finden.