Überall in der Automatisierungstechnik sind Klein- und Kleinstantriebe gefordert, in Medizintechnik und Laborautomation ebenso wie in der Robotik oder Anwendungen in Optik und Photonik. Oft gilt es allerdings, die Drehbewegung der leistungsstarken Motoren in eine lineare umzusetzen. Komplettlösungen aus einer Hand können dann den Entwicklern das Leben erleichtern, vor allem wenn sich auch sehr individuelle Anforderungen mit Standardkomponenten realisieren lassen, die für ein perfektes Zusammenspiel aufeinander abgestimmt sind.
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. 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 Drehmoment-Bereich, 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, z.B. 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.
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 kleineren Linearaktuatoren (06L, 08L und 10L) mit Getriebedurchmessern von 6, 8 oder 10mm eignen sich beispielsweise für Applikationen in den Bereichen Medizintechnik und Laborautomation. Die größeren Versionen (22L und 32L) mit Getriebedurchmessern von 22 oder 32mm 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.
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 wird. Auch bei den Spindeln gibt es eine große Auswahl. Standardmäßig sind die Längen der Spindeln in 5mm Schritten wählbar, optional sind aber auch Sonderlängen realisierbar. Ob sich Gewindespindeln oder Kugelumlaufspindeln für eine Anwendung besser eignen, muss individuell entschieden werden.
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 Tooltipps 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.
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.
