Technik rund um Lineareinheiten/Linearachsen verständlich erläutert

Technik rund um Lineareinheiten/Linearachsen verständlich erläutert

Glossar Lineareinheiten / Linearachsen


 

Belastungswerte

Die in den Katalogen angegebenen maximalen Kräfte und Momente sind bezogen auf Mitte (axial) bzw. Oberkante (radial) des Führungsschlittens.
 

BLOCAN

Produktname des RK Rose+Krieger Aluminium-Profilsystems mit einer patentierten Verbindungstechnik, die einen einfachen und schnellen Aufbau unterschiedlichster Konstruktionen ermöglicht. Diese Aluprofile gibt es in vielen verschiedenen Querschnitten und Baugrößen.
 

Einbaulage

Grundsätzlich ist die Einbaulage der Lineareinheiten beliebig wählbar. Es ist lediglich zu berücksichtigen, dass alle auftretenden Kräfte und Momente unterhalb der Maximalwerte der jeweiligen Einheit liegen. Einbau- und Montagevorschriften sind entsprechend zu beachten.
 

Einbaumaß

Diese Maßangabe definiert die für den jeweiligen Antrieb gegebene Einbaulänge. Einbaulänge = Grundlänge + Hub.
 

Einschaltdauer (max)

Diese technische Größe definiert die maximale Zeitspanne, über die ein Linearantrieb ohne Unterbrechung betrieben werden kann. Im Anschluss an den Betrieb ist eine ebenfalls vorgegebene Pausenzeit einzuhalten. Beide Werte werden in der Angabe der Einschaltdauer (ED) ins Verhältnis gesetzt. Bei Antriebssystemen in der Antriebstechnik hat sich z.B. AB 2/18 min durchgesetzt – nach 2 Minuten ununterbrochenen Betriebes muss eine Pause von 18 Minuten erfolgen. Selbstverständlich kann die Pause bei kürzerer Betätigung entsprechend kleiner ausfallen. Die Angaben zum Aussetzbetrieb müssen unbedingt beachtet werden; ansonsten könnte eine mögliche Überlastung zum Auslösen der Schutzeinrichtungen führen.

Zahnriemen / Zahnstange:

Sowohl der verwendete Zahnriemen als auch die  eingesetzte Rollen-Linearführung sind für eine Einschaltdauer von bis zu 100% geeignet.
Trapez- und Kugelgewindetrieb:

In der Praxis haben sich folgende Werte bewährt. Für einen Trapezgewindetrieb sollte als Obergrenze <= 30% pro Stunde gelten, der Kugelgewindetrieb lässt eine Einschaltdauer von bis zu 100% zu.
Gleit- und Rollführung:

Für eine Gleitführung sollte als Obergrenze <= 30% pro Stunde gelten, Kugelumlaufführungen lassen eine Einschaltdauer von bis zu 100% zu.

 

Führungsprofil

Dieses Profil bildet den Grundkörper einer Lineareinheit. Auf diesem verfährt der Führungsschlitten, der mittels einer Spindel, eines Zahnriemens oder manuell positioniert wird. Das Führungsprofil besteht aus einem stranggepressten Aluminiumprofil, welches speziell für eine Lineareinheit konstruiert wurde, oder aus einem Profil aus dem BLOCAN-Programm.
 

Führungsschlitten

Auf dem Führungsschlitten können Bauteile, welche positioniert werden sollen, befestigt werden. Dieser wird durch Laufrollen, Kugelschienenführungen oder Gleitführungen auf dem Führungsprofil verfahren. Teilweise stehen je nach Einsatzfall unterschiedliche Ausführungen zur Auswahl.
 

Geradheit / Verwindung

Die bei RK Profil-Lineareinheiten eingesetzten Aluminiumprofile sind´Strangpressprofile, die auf Grund des Herstellverfahrens Abweichungen bezüglich der Geradheit und Verwindung aufweisen. Die Größenordnung dieser Abweichungen ist in der DIN 17615 festgelegt. Die Abweichungen
der RK Profil-Lineareinheiten entsprechen im ungünstigsten Fall diesen Grenzwerten. In der Regel werden diese jedoch unterschritten. Um die gewünschte Führungsgenauigkeit zu erreichen, ist es unter Umständen notwendig, die Lineareinheit mit Hilfe von Nivellierplatten auszurichten, bzw. auf einer entsprechend genau bearbeiteten Auflagefläche aufzuspannen

 

Geschwindigkeit

Die erreichbare lineare Geschwindigkeit einer Lineareinheit ergibt sich aus der Vorschubkonstanten des mechanischen Antriebselements und der Antriebsdrehzahl. In der Praxis sind die erforderlichen Beschleunigungs- und Bremswege, den Betriebsparametern (Beschleunigung, zu bewegende Last) entsprechend, zu berücksichtigen. Oft können die maximal möglichen linearen Geschwindigkeiten aufgrund der benötigten Beschleunigungs- und Bremswege bzw. theoretisch nötigen Antriebswerte nicht erreicht werden.
Die maximal möglichen Geschwindigkeiten/Drehzahlen sind in den entsprechenden Kapiteln zu den einzelnen Baureihen zu finden.

 

Grundlänge

Dieser Wert ist eine Basislänge zur Längenauslegung einer Lineareinheit. Die Grundlänge entspricht der Gesamtlänge einer Lineareinheit ohne Hub. Bei der Bestellung ist die Gesamtlänge (Grundlänge + Hub) in Millimeter anzugeben.
 

Hublänge

Die Hublänge entspricht dem maximalen Verfahrweg des Führungsschlittens. Beschleunigungs- und Bremswege bzw. Platz für Endschalter sowie evtl. Überlauf müssen bei der Auslegung berücksichtigt werden.
 

Lebensdauer Lineareinheiten

Die Lebensdauer von Lineareinheiten ist von dem jeweiligen Anwendungsfall und zu erwartenden Betriebsfaktoren abhängig. Unter normalen Bedingungen (Einhaltung der maximal zulässigen Last, Momente, Drehzahl, Geschwindigkeit, Einschaltdauer, Temperatur sowie saubere Umgebungsbedingungen) und Einhaltung der Wartungsintervalle wird eine Lebensdauer von mindestens 10.000 Betriebsstunden erreicht. Hierbei ist zu berücksichtigen, dass der Verstellweg mindestens dass 2–3fache der Führungsschlittenlänge betragen soll.
 

Lebensdauer Antrieb

Die Lebensdauer ist in Abhängigkeit der einzusetzenden Antriebe und dem jeweiligen Anwendungsfall zu sehen.
Systembedingt unterscheiden sich Kugelgewindetriebe deutlich im Vergleich zu Trapezgewindetrieben in der Lebensdauer. Auch wird durch die eingesetzten Steuerungen und die damit verbundenen Einschaltdauern die Lebensdauer der Antriebe unterschiedlich sein. Als Richtwert für Antriebe mit Trapezgewindetrieben, einem Hub von 500 mm, Einhaltung der zulässigen Lasten und Einschaltdauer geben wir eine Lebensdauer von 10.000 Doppelhüben an.  Verändern sich die Einsatzfälle, verändert sich entsprechend auch die Lebensdauer. Für Kugelgewindetriebe ist eine deutlich höhere Lebensdauer zu erwarten. Hierzu beraten wir sie gerne.

 

Leerlaufmoment

Ist das Moment, welches der Antrieb aufbringen muss, um den Führungsschlitten (ohne Last) zu bewegen. Die Katalogangaben sind ermittelte Richtwerte, die einer fertigungstechnischen Streuung unterliegen.
 

Masse

Das im Katalog angegebene Gewicht ist ein theoretischer Wert, der z.B. durch Fertigungstoleranzen oder technische Änderungen entsprechende Abweichungen aufweisen kann.
 

Neopren-Zahnriemen Eigenschaften

Mäßige chemische Beständigkeit (Lösemittel, Öle usw.), optimierte, gegenüber HTD verbesserte GT-Zahnform, sehr gutes Laufverhalten, geringe Geräuschentwicklung, höchste Belastbarkeit (hoch belastbar bis 120°C), für Reinraumanwendungen ungeeignet.
 

Positioniergenauigkeit

Unter Positioniergenauigkeit versteht man die Fähigkeit eines Linearantriebs, eine Soll-Position, von einem beliebigen Startpunkt aus, (absolut) einmalig anzufahren. Toleranzen siehe im entsprechenden Katalog.
 

PU-Zahnriemen Eigenschaften

Gute chemische Beständigkeit (Lösemittel, Fette, Benzin usw.), in schwarz oder weiß (auf Anfrage) erhältlich, gute Belastbarkeit, HTD-Zahnform, eingeschränkt belastbar ab 60°C, Reinraumtauglich, lebensmitteltaugliche Varianten auf Anfrage möglich.
 

Rückmeldung

Hierbei handelt es sich um eine technische Einrichtung zur Aufnahme der aktuellen Antriebsposition und -geschwindigkeit. Man unterscheidet grundsätzlich zwischen relativen (inkrementalen) und absoluten (analogen) Verfahren.
inkremental (relativ):
Ein sogenannter Hallsensor erzeugt pro zurückgelegte Wegstrecke eine fest definierte Anzahl elektrischer Impulse. Die Steuerung errechnet daraus, relativ zu einem fest definierten Referenzpunkt, die aktuellen Informationen über Position und Geschwindigkeit. Damit eine zuverlässige Funktion des Antriebes gewährleistet ist, muss die Referenzgröße jederzeit korrekt zur Verfügung stehen. Sollte diese im unwahrscheinlichen Fall eines Stromausfalles bzw. einer Fehlfunktion verloren gehen, ist eine Neu-Referenzierung erforderlich.
analog (absolut):
Die Wegerkennung erfolgt hier über ein sogenanntes Potentiometer. Dieses elektronische Bauteil ist fest an die Antriebsbewegung gekoppelt und ändert in Abhängigkeit von der aktuellen Position seinen Widerstandswert. Die Steuerung errechnet daraus die aktuellen Informationen über Position und Geschwindigkeit. Prinzipbedingt ist bei dieser Art der Wegerfassung keine Referenzierung erforderlich; die Potentiometerwerte stehen jederzeit uneingeschränkt zur Verfügung.

 

Schutzart

Die Dichtheit eines elektrischen Gerätes gegen das Eindringen fester und flüssiger Stoffe wird über den zweistelligen IP-Code klassifiziert. Die erste Ziffer definiert den Schutz vor eindringenden Feststoffen wie z.B. Staub etc.; die zweite den Schutz vor eindringenden Flüssigkeiten. Gebräuchliche Schutzarten sind z.B. IP 20 (Berührungsschutz); IP 44 (Spritzwasserschutz); IP 66 (Strahlwasserschutz).
 

Selbsthemmung

Selbsthemmung ist oftmals als Sicherung gegen selbsttätige Rücklaufbewegungen erwünscht.
Spindeleinheiten: Einflussgrößen für die Selbsthemmung sind Reibwert und Steigungswinkel. Ist der Steigungswinkel kleiner als der Reibwinkel, so ist ein Spindeltrieb selbsthemmend. Die Reibwerte können gewissen Fertigungstoleranzen (Abweichung Oberflächengüte Spindel/Mutter, Schmierung) unterliegen. Zur Sicherheit sind ggf. Klemmvorrichtungen (Klemmhebel) vorzusehen.
Trapezgewindetriebe: Sie sind nur bedingt selbsthemmend. Der Einzelfall ist, insbesondere bei vertikaler Einbaulage, zu prüfen.
Kugelumlauftriebe: Sie sind generell nicht selbsthemmend. Daher ist es erforderlich, besonders bei vertikaler Einbaulage, geeignete Motoren mit Haltebremse, bzw. bei Verstellung über Handrad eine zusätzliche Arretierung, anzubauen.
Zahnriemeneinheiten: Alle Typen sind generell nicht selbsthemmend. Daher ist es erforderlich, besonders bei vertikaler Einbaulage der Lineareinheit, geeignete Motoren mit Haltebremse anzubauen.

 

Umgebungstemperatur

RK-Lineareinheiten sind für Umgebungstemperaturen von bis zu +80° C ausgelegt. Für Temperaturen unterhalb des Gefrierpunktes sind die Lineareinheiten nicht geeignet.
Im Einzelfall ist immer zu prüfen, wie die Umgebungsbedingungen (Temperatur, Temperaturschwankungen, Einbaulage, Belastung, Luftfeuchtigkeit etc.) insgesamt sind und ob das erforderliche Zubehör (Motor, Endschalter etc.) auch die Anforderungen erfüllt.
Zahnriemen sollten vor UV Einstrahlung geschützt werden damit sie nicht frühzeitig altern.

 

Umkehrspiel

Das Umkehrspiel (toter Gang, backlash) bei Spindeleinheiten ist durch das Flankenspiel zwischen Spindel und Leitmutter bedingt. Das Flankenspiel ist ein auf Grund von Fertigungstoleranzen, Wärmedehnung und Schmierung erforderliches Spiel. Es beträgt bei Trapezgewindetrieben ca. 0,2mm und bei Kugelgewindetrieben ca. 0,1mm. Bei Kugelgewindetrieben ist es (auf Anfrage) möglich, spielarm bzw. spielfrei vorgespannte Leitmuttern einzusetzen.
 

Verstelllast

Konstruktionsbedingt weist jeder Antriebstyp eine individuelle Verstelllast auf. Diese Größe definiert die maximal vom Antrieb zu bewältigende Zug-, bzw. Druckkraft (beim Linearantrieb). Die Verstelllast ist stets eine so genannte dynamische Last. Der Antrieb führt auch unter dieser Maximallast eine zuverlässige Verstellbewegung aus. Die Angabe der Verstelllast erfolgt in der Einheit Newton (N), wobei gilt: 1kg » 10 N.
 

Wiederholgenauigkeit

Unter der Wiederholgenauigkeit ist die Fähigkeit einer Hubsäule / eines Elektrozylinders zu verstehen, eine einmal angefahrene Ist-Position unter gleichen Bedingungen innerhalb der gegebenen Toleranzgrenze zu erreichen. Unter anderem wird die Wiederholgenauigkeit (und Positioniergenauigkeit) beeinflusst durch: Last, Geschwindigkeit, Verzögerung, Bewegungsrichtung und Temperatur.

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