Die Wahl des richtigen Linearantriebs steigert die Leistungsfähigkeit und Zuverlässigkeit des Endprodukts und kann gleichzeitig Kosten reduzieren. Um den passenden Linearantrieb für eine Anwendung auszuwählen, sollten die folgenden technischen und funktionalen Kriterien berücksichtigt werden.
Was ist ein Linearantrieb? Wie funktioniert er? Wie wählt man den richtigen aus?
Regner® Editorial Team
Aiguaviva -
19/02/2016
Was genau ist ein Linearantrieb und wie funktioniert er? In welchen Bereichen und Anwendungen kommen diese Systeme zum Einsatz?
Als Pionier mit über 30 Jahren Erfahrung entwickelt und fertigt REGNER® einige der fortschrittlichsten Linearantriebe auf dem Markt. Dank unseres breiten Spektrums an Lösungen in der elektrischen Lineartechnik kennen wir die Herausforderungen der Branche genau.
In diesem Leitfaden beantworten wir die am häufigsten gestellten Fragen rund um Linearantriebe.
Vorteile der elektrischen Linearantriebe
Ein Linearantrieb ist ein Gerät, das eine Bewegung entlang einer geraden Linie erzeugt. Es gibt mechanische, pneumatische, hydraulische und elektrische Linearantriebe. Zu den am häufigsten eingesetzten Varianten gehören elektrische Linearantriebe. Sie wandeln elektrische Energie in eine lineare Bewegung um und zeichnen sich durch folgende Eigenschaften aus:
- Leise und sauber
- Präzise
- Kostengünstig und energieeffizient
- Sicher
- Einfach zu steuern und elektronisch zu programmieren
- Einfach zu installieren und zu montieren
- Kompakte Abmessungen
- Wartungsfrei
Darüber hinaus bieten elektrische Linearantriebe zahlreiche Anpassungsmöglichkeiten. Geschwindigkeit, Hub, Abmessungen und Last können an die Anforderungen der jeweiligen Anwendung angepasst werden. Elektrische Linearantriebe kommen in zahlreichen Bereichen zum Einsatz, darunter Industrieautomation, Bauwesen, Automobilindustrie, Haushaltsgeräte, Medizintechnik, Maschinenbau und Peripheriegeräte.
Wie funktioniert ein Linearantrieb?
Ein Getriebemotor wandelt elektrische Energie in eine Drehbewegung um. Diese Drehbewegung treibt eine Spindel an, auf der sich eine mit der Kolbenstange verbundene Mutter bewegt. Auf diese Weise wird die Drehbewegung der Spindel in eine lineare Bewegung der Kolbenstange umgewandelt.
Damit Linearantriebe in unterschiedlichen Einbausituationen eingesetzt werden können, sind verschiedene Befestigungsoptionen erhältlich, beispielsweise Montagebohrungen, Gabelköpfe, Gewindeanschlüsse oder Nuten in T Form. Integrierte Überstromschutzsysteme können die Stromzufuhr bei einer Blockierung oder übermäßigen Belastung unterbrechen. Robuste Gehäuse und geeignete Dichtungen schützen die Komponenten außerdem vor Staub und Wasser.
Steckverbinder, Kabellängen und Montagehalterungen können an die Anforderungen der jeweiligen Anwendung angepasst werden. Ein weiteres wichtiges Konstruktionsmerkmal ist die Position des Motors. Der Motor kann senkrecht zur Spindelachse oder in einer Linie mit ihr angeordnet werden. Bei einer senkrechten Anordnung überträgt ein zusätzliches Getriebe die Bewegung auf die Spindel. Inlineantriebe ermöglichen dagegen eine besonders schlanke Bauform und eignen sich daher für Anwendungen mit begrenztem Einbauraum.
Wie wählt man den richtigen Linearantrieb?
- Kraft und Last. Bestimmen Sie die Kraft in Newton, die der Linearantrieb für die vorgesehene Bewegung aufbringen muss. Dabei müssen das Gewicht des zu bewegenden Objekts, der Einbauwinkel, mögliche Hebelwirkungen und die Reibung berücksichtigt werden. Eine zu hoch angesetzte Last kann zu einem unnötig großen, schweren oder langsamen Antrieb führen und die Kosten erhöhen. Eine zu niedrig angesetzte Last kann dagegen Überlastungen verursachen und die Lebensdauer des Linearantriebs verkürzen.
- Geschwindigkeit. Legen Sie fest, mit welcher Geschwindigkeit sich der Linearantrieb bewegen soll. Diese wird normalerweise in Millimetern pro Sekunde angegeben. Kraft und Geschwindigkeit bestimmen gemeinsam die erforderliche mechanische Leistung. Sie lässt sich näherungsweise mit der Formel Leistung = Kraft × Geschwindigkeit berechnen. Für die Berechnung in Watt muss die Geschwindigkeit in Metern pro Sekunde eingesetzt werden.
- Hub. Bestimmen Sie die Strecke, die die Last zurücklegen muss. Der Hub wird normalerweise in Millimetern angegeben und beeinflusst direkt die Abmessungen des Linearantriebs.
- Eingefahrene Länge. Messen Sie den Abstand zwischen den Mittelpunkten der beiden Befestigungspunkte, wenn das Schubrohr vollständig eingefahren ist. Dieses Maß ist entscheidend für die Integration des Linearantriebs und muss gemeinsam mit der benötigten Hublänge berücksichtigt werden.
- Stromversorgung. Wählen Sie je nach Anwendung die geeignete Stromversorgung und legen Sie die erforderliche Spannung in Volt fest. Auch die maximale Stromaufnahme des Linearantriebs muss bei der Dimensionierung der Stromversorgung berücksichtigt werden. Bei elektrischen Linearantrieben für mobile Geräte und integrierte Systeme werden häufig Gleichspannungen wie 12 V oder 24 V verwendet.
- Einschaltdauer. Die Einschaltdauer gibt an, wie lange ein Linearantrieb innerhalb eines vollständigen Betriebszyklus aktiv sein darf. Sie wird als Prozentwert angegeben. Ist ein Linearantrieb beispielsweise 2 Minuten innerhalb eines Zeitraums von 20 Minuten in Bewegung, beträgt seine Einschaltdauer 10 %. Eine Überschreitung dieses Wertes kann zu übermäßiger Erwärmung und einer verkürzten Lebensdauer führen.
- Betriebsumgebung. Die erforderliche Schutzart hängt von der Umgebung ab, in der der Linearantrieb eingesetzt wird. Für Anwendungen in geschützten Innenräumen kann eine niedrigere Schutzart ausreichend sein. Bei Staub, Feuchtigkeit, Wasser oder Außenanwendungen ist dagegen eine höhere Schutzart gemäß IP Klassifizierung erforderlich. Auch Temperatur, Reinigungsmittel und andere chemische Einflüsse sollten berücksichtigt werden.
- Steuerung. Abhängig von der Anwendung kann der Linearantrieb mit zusätzlichen Steuerungsfunktionen ausgestattet werden. Dazu gehören beispielsweise Endschalter, Positionsrückmeldungen, Sensoren, Steuerboxen oder programmierbare Steuerungen. Diese Funktionen ermöglichen eine präzise Bewegungssteuerung und eine sichere Integration in das Gesamtsystem.
- Anschlüsse und Befestigungen. Kabellängen, Steckverbinder, Befestigungspunkte, Endanschlüsse, Montagehalterungen und Gehäusefarben sollten entsprechend den Anforderungen der Anwendung festgelegt werden. Eine frühzeitige Definition dieser Elemente erleichtert die mechanische und elektrische Integration des Linearantriebs in das Gesamtsystem.
- Technische Beratung. Wenn Sie nicht sicher sind, welcher Linearantrieb für Ihre Anwendung geeignet ist, sollten Sie sich technisch beraten lassen. Neben Kraft, Geschwindigkeit und Hub müssen auch Einschaltdauer, Einbauraum, Betriebsumgebung, Steuerung und erwartete Lebensdauer berücksichtigt werden.
