Elektrische Stellzylinder

Exakte Position

Elektro-Stellzylinder für viele Einsatzgebiete
Blick ins Detail: Elektro-Linearstellzylinder bieten optimale Kraftausnutzung bei kompaktem Bauraum. Ein weiterer Vorteil dieses Antriebs ist die glatte Schubstange. (Fotos: A-Drive)
Wirkungsgrad, Regelbarkeit und Umweltverträglichkeit sind Argumente für den elektrischen Antrieb, der viele Bereiche des Maschinenbaus bestimmt. Aktuelle Energie- und Umweltanforderungen forcieren den Einsatz in angestammten Hydraulik- und Pneumatik-Anwendungen.

Anwendungen in der Produktion im mittleren Kraftbereich bis 20 Kilonewton und begrenzten Verfahrwegen von 100 bis 500 Millimeter werden heute fast ausschließlich mit elektrischen Antrieben gelöst. Zusätzlich zur Umweltfreundlichkeit verbessert sich das Regelverhalten. Positionierung, Geschwindigkeits- und Kraftregelung sowie einstellbare Verfahrprofile sind elektronisch auswählbar. Die hohe Reproduzierbarkeit und Regelgüte dieser mechatronischen Einheiten – Linearstellzylinder oder Linearaktoren – verbessern die Qualität der Prozesse entscheidend.

Bei den elektrischen Stellzylindern wird die Rotation des Antriebsmotors durch einen Gewindetrieb in eine Linearbewegung umgewandelt. Die gebräuchlichen mechanischen Prinzipien sind Reibgewindetriebe, Kugelgewindetriebe und Rollengewindetriebe. Reibgewindetriebe wie die Trapezgewindespindel sind im modernen Maschinenbau fast vollständig verschwunden; nur noch für Antriebsleistungen weniger als 500 Watt spielen Gleitgewinde, meist zusammen mit Schrittmotoren, eine Rolle. Für höhere Antriebsleistungen werden heute fast ausschließlich Wälzgewindetriebe eingesetzt. Hier unterscheidet man analog zu den Wälzlagern zwischen Kugelgewinde- und Rollengewindetrieben.

Anzeige

Kugelgewindetriebe sind in der Dynamik durch die Kugelrückführung und durch die gegenseitige Berührung der Kugeln begrenzt. Energieeffiziente Motoren machen die Synchrontechnik erforderlich, denn nur damit lassen sich zukünftige Energie-Effizienz-Klassen erreichen. Die hohe Dynamik dieser Motoren kann leicht zu einer Überlastung des Kugelgewindetriebs führen, und es entsteht ein hohes Risiko für die Zuverlässigkeit der Antriebseinheit. Außerdem sind die Bauteile nicht immer optimal aufeinander abgestimmt.

Eine Weiterentwicklung des Kugelgewindetriebs ist der Rollengewindetrieb; zwischen Mutter und Spindel ist hier eine definierte Anzahl von Gewinderollen gleichmäßig über den Umfang verteilt. Wird die Mutter gedreht, führen die Rollen eine Planetenbewegung um die Spindel aus. Die Gewinde von Spindel und Rollen haben den gleichen Steigungswinkel, wodurch die Rollen immer die gleiche axiale Position zur Spindel behalten. Durch die hohe Zahl an Kontaktpunkten erhöht sich die Tragzahl und damit die Lebensdauer. Durch das Planetenprinzip sowie die Führung der einzelnen Rollen verbessern sich die dynamischen Eigenschaften.

Besonders gut geeignet für ein möglichst kompaktes Bauvolumen ist der patentierte invertierte Rollengewindetrieb. Hier dreht sich das Außenrohr, und es wird eine Ausführung mit glatter Kolbenstange möglich. Außerhalb des Zylinders ist kein Gewinde sichtbar. Zusätzlich ist die Kolbenstange abgedichtet, was den Einsatz in rauen Umgebungen ermöglicht. Aus einer hohen Zahl von Kontaktpunkten, geführten Rollen und dem Planetenprinzip ergibt sich ein steifer Präzisionsantrieb, der bis zu 50 Mikrometer genau positioniert und gleichförmig verfährt. Welche Genauigkeit erreicht werden kann, hängt von dem Gesamtsystem aus Mechanik, Motor, Geber und Ansteuerung sowie von der elektronischen Integration in die Maschine ab. Durch diese neuen Qualitäten des elektrischen Stellzylinders werden immer neue Einsatzfelder erschlossen – etwa bei Werkzeugmaschinen, Verpackungsmaschinen, Montage- und Prüfautomaten sowie in der Holz- oder Glasverarbeitung, Medizintechnik und Halbleiterfertigung. pb

Anzeige

Das könnte Sie auch interessieren

Anzeige
Anzeige

Gripketten

Folien eingeklemmt

Kettenspezialist Iwis stellt Gripketten in neuen Ausführungen vor. Diese Ketten haben verschleißfeste und korrosionsbeständige Klemmelemente für das sichere Zuführen, Transportieren und Positionieren dünnwandiger, großflächiger Materialien, zum...

mehr...

Gehäuselager

Hohe Haltekraft

Gehäuselager mit einem UK-Lagereinsatz mit Spannhülsen sind Fluch und Segen zugleich. Ein Segen, dass diese gerade bei hohen Drehzahlen die besten Laufeigenschaften haben, und ein Fluch, weil die Einhaltung der Anzugsmomente eine hohe Kompetenz in...

mehr...
Anzeige

Highlight der Woche

Trays oder KLTs direkt vom Bodenroller palettieren

Das Palettiersystem der SAST-Serie von Hirata ist besonders kompakt und benötigt nur eine geringe Standfläche. Es palettiert und depalettiert Trays oder KLTs direkt von handelsüblichen Bodenrollern.

Zum Highlight der Woche...
Anzeige

Highlight der Woche

Läger optimal planen
Die Planung staplerbedienter Palettenläger stellt eine große Herausforderung dar, gilt es doch, den Zielkonflikt aus Lagergröße bzw. Stellplatzanzahl, Umschlagleistung und Investitionsaufwand bestmöglich aufzulösen. Das Kompetenzzentrum Fabrikplanung der Hinterschwepfinger Gruppe unterstützt mittelständische Unternehmen bei der idealen Auslegung von staplerbedienten Lägern und Logistikzentren.

Zum Highlight der Woche...

Elektrische Hubsäulen

Hubsäule für Überkopf

Mit dem Multilift II safety erweitert RK Rose+Krieger seine Produktfamilie der elektrisch verfahrbaren Multilift-II-Hubsäulen um eine fünfte Variante. Der Hersteller konzipierte den Multilift II safety speziell für Überkopfanwendungen in der Medien-...

mehr...

Montageanlage

Hier hat sich alles gut gefügt

Montageanlage für Steckverbinder. Wenn ein Sondermaschinenbauer ein Großprojekt anpackt, muss er sich auf seinen Komponentenlieferanten verlassen können. Für seine Montagestraße setzt Wilei auf ein komplett vormontiertes und vorkonfiguriertes System...

mehr...

Hub-Dreh-Module

Schlank macht dynamisch

Bei Philipp Hafner in Fellbach, Hersteller von Fertigungsmesstechnik, kommen neue Hub-Dreh-Module von Dr. Tretter zum Einsatz. Sie führen sowohl Linear- und Dreh- als auch Positionierbewegungen in einer kompakten Einheit aus.

mehr...