Innovative Lineartechnik: Weniger Konstruktions- und Montageaufwand (Teil 1)

Kompakte Linearsysteme

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Die Anforderungen an Konstrukteure und Entwickler im Maschinenbau und in der Automatisierungstechnik steigen stetig. Herstellkosten müssen gesenkt, Entwicklungszeiten reduziert werden. Dies ermöglichen einbaufertige Systemlösungen. In einer dreiteiligen Artikelserie stellen wir dazu unterschiedliche Lösungen aus dem Bereich der linearen Bewegungstechnik vor .

Der Autor Herbert Bretscher ist Leiter Produktbereich Linear-systeme der Rexroth Star GmbH, Schweinfurt

Linearmodule bestehen aus verschiedensten mechanischen, elektronischen und elektrotechnischen Komponenten. In den einbaufertigen Linearmodulen von Rexroth Star, Schweinfurt, sind diese Einzelkomponenten anwendungsspezifisch integriert und optimal abgestimmt.
Für das breite Anwendungsgebiet der Handhabungstechnik bis hin zu leichten Zerspanungsaufgaben in der Aluminium-, Holz- und Kunststoffindustrie bietet Rexroth Star einbaufertige Linearmodule mit unterschiedlichen Antriebsarten. Die Zusammenstellung der Einzelkomponenten kann der Anwender, je nach Applikation und wirtschaftlichen Gesichtspunkten, selbst wählen.
Grundelemente für lineare Bewegungen
Zu den Grundelementen, um lineare Bewegungen auszuführen, gehören in der Regel Kugel- oder Laufrollenführungen mit verschiedenen Antriebskonzepten. Für einige Positionieraufgaben können dies pneumatische Antriebe sein. Anspruchsvolle Bewegungsabläufe werden meist mit Zahnriementrieb oder bei höheren Bearbeitungskräften und Anforderungen an die Positioniergenauigkeit und Steifigkeit mit Kugelgewindetrieb realisiert. Eine weitere Alternative sind Zahnstangentriebe, die besonders bei langen Verfahrwegen zum Einsatz kommen.
Zu Linearmodulen gehören auch elektronische und elektrotechnische Komponenten wie z.B. unterschiedliche Motor-Reglerkombinationen sowie Ein- und Mehrachsenpositioniersteuerungen mit Leistungsteil und last but not least die Sensorik. Für hohe Geschwindigkeiten gepaart mit hoher Präzision und Dynamik, werden immer häufiger Linearmodule mit Linearmotor eingesetzt.
Einbaufertig mit hohem Integrationseffekt
Einbaufertige Linearmodule bieten deutliche Vorteile gegenüber Lösungen aus Einzelkomponenten. Sie
n sind preiswerter, da Abstimmen der Einzelkomponenten sowie Konstruktions- und Montageaufwand entfallen
n sind ohne Leistungseinbußen kompakter und leichter
n unterstützen die zunehmende Miniaturisierung der herzustellenden Produkte
n bieten eine höhere Prozesssicherheit durch optimal abgestimmten Komponenten
n haben Funktionsgarantie durch den Hersteller der Module
Generell sind in den Star-Linearmodulen alle Antriebsarten möglich. Neben dem Zahnriemen- und Kugelgewindetrieb gehören dazu die Pneumatikantriebe und Zahnstangentriebe sowie die modernen Direktantriebe. Gemeinsam mit den Kugelschienen- oder Laufrollenführungen sind diese in einem Hauptkörper untergebracht. Dieser besteht aus einem geometrisch optimierten Aluminiumprofil mit geringem Einsatzgewicht und beachtlicher Eigensteifigkeit. Dadurch sind Star-Linearmodule auch selbsttragend einsetzbar.
Die Linearmodule gibt es in verschiedenen Baugrößen und in beliebigen Längen bis zu max. 12 m aus einem Stück. Innerhalb der jeweiligen Baugrößen sind die Außenmaße der Hauptkörperprofile für alle Antriebsvarianten gleich groß und damit austauschbar. Dies gehört ebenso zum Baukastenkonzept wie fertig vorgesehene Adaptionsflächen für Anbauteile und Befestigungen. Beispielhaft hierfür ist bei allen Linearmodulen mit Zahnriemen- oder Kugelgewindetrieb der Motoranbau über das Vorsatzgetriebe oder integriertes Getriebe sowie über Flansch und Kupplung. Der Flansch dient zur Befestigung des Motors am Linearmodul und als geschlossenes Gehäuse für die Kupplung. Außerdem besteht die Möglichkeit, den Motor über ein Riemenvorgelege anzubauen.
Die eigenen Motor-Reglerkombinationen und Steuerungen der Star-Linearmodule ersparen dem Anwender die sonst erforderlichen hohen Aufwendungen für die Abstimmung von Mechanik und Elektronik.
Die Leistungsfähigkeit trotz kompakter Abmessungen zu erhöhen oder dadurch eventuell sogar auf kleinere Baugrößen wechseln zu können, ist eine Folge permanenter Produktverbesserungen der Einzelkomponenten.
Permanente Produktverbesserungen
Unter anderem zählen dazu die Laufbahnoptimierungen in den Führungswagen der Star-Präzisions-Kugelschienenführungen. Dadurch wird die dynamische Tragzahl um 30 Prozent erhöht, woraus sich für den Anwender eine um das 2,2-fache verlängerte Lebensdauer mit entsprechend höherer Betriebssicherheit ergibt. Solche Leistungsverbesserungen tragen dazu bei, dass größere Einheiten, wie z. B. die Linearmodule MKR oder MKZ 25–145 mit dynamischen Tragzahlen bis 98 700 N angeboten werden können. Eine andere Verbesserung war die Einführung einer Bandabdeckung (als Option) aus nichtrostendem Stahl. Im Vergleich zur früheren Faltenbalgabdeckung steht bei gleicher Länge ein größerer Verfahrweg zur Verfügung. Alternativ reicht bei vorgegebenem Hub ein kürzeres Linearmodul.
Leicht zu integrieren
Die einbaufertigen Star-Linearmodule sind leicht in Maschinenkonzepte zu integrieren. Der Konstrukteur wählt anwendungsbezogen die erforderlichen Einzelkomponenten aus und erhält ein passgerechtes komplettes Modul. Durch kombinierbare Zusatzoptionen können die verschiedensten Einbauvarianten realisiert werden. Dies reicht von Adapterplatten und Winkeln bis zu Schaltern und Sensoradaptionen sowie Anschraub- und Verbindungstools für die Befestigung der Linearmodule auf dem Alu-Star Profilsystem.
Ausführliche Informationen
Star-Linearmodule
KEM 330
Internet
Aus dem Baukasten
Die Standardisierung der Einzelkomponenten sowie die Kombination zu kompakten Modulen führt auch bei den Star-Linearmodulen zu einbaufertigen Systemen, mit denen moderne Applikationen kostengünstiger und schneller als mit Einzelkomponenten realisiert werden können. Darüber hinaus bieten sie alle Vorteile weltweit verfügbarer Serienprodukte mit hohem Qualitätsniveau.
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