Eine Publikation der Binkert Medien AG
Spielfreie Kupplungen für Lineareinheiten : Ausgabe 02/2012, 15.09.2012

Innovationen bei Lineareinheiten sorgen für höhere Wirtschaftlichkeit

Schnell und präzise sollen Lineareinheiten sein, aber dennoch wirtschaftlich. Die Linearkupplungen von R+W erfüllen diese Anforderungen mithilfe von patentierten Hochleistungsfedern, ohne die Lager des Bauteils mehr als nötig zu belasten.

Autor: Tobias Wolf

Ob Schrittmotor oder Servoantrieb: Die Anforderungen an Linear­einheiten in Bezug auf Schnelligkeit und Präzision wachsen stetig. Grund hierfür sind die kürzeren Zyk­luszeiten für die wirtschaftliche Optimierung der Prozesse sowie die geforderten Positioniergenauig­keiten im allgemeinen Maschinenbau; infolgedessen werden Beschleunigungszeiten und Fahrgeschwindigkeiten ständig verbessert. Diese Dynamik führt bei Fluchtungsfehlern der einzelnen Führungen zu einer stärkeren Belastung der Lager und einem gleichzeitigen Verlust der Präzision. Abhilfe schafft in der heutigen Lineartechnik das Einsetzen von hochgenau geschliffenen Führungen. Der Nachteil dabei: Dieser Herstellungsschritt ist sehr kostenintensiv.

Ohne Kugelgelenke und Verschleissteile

Der deutsche Kupplungshersteller R+W hat speziell für diese Problematik eine Linearkupplung entwickelt, welche Fluchtungsfehler mit geringen Rückstellkräften kompensiert. Dieses Verbindungselement ist in axialer Bewegung spielfrei und garantiert gleichzeitig einen Ausgleich von angularen und lateralen Versätzen. Beim Aufbau der Kupplung konnte man auf den Einsatz von herkömmlichen Kugelgelenken oder anderen Verschleissteilen vollständig verzichten. Mit patentierten Hochleistungsfedern entstand eine Kreuzstruktur, die durch ihre Robustheit und Steifigkeit alle Anforderungen an eine Lineareinheit erfüllt. Der neue Kupplungsaufbau bietet zudem den Vorteil der Variantenvielfalt: Die Anordnung der Ausgleichsfedern kann an nahezu jede Applikation angepasst werden. Anbindungsvarianten für Linearmotoren sind, neben dem metrischen Gewinde, die Verbindung mithilfe eines Flansches, der Klemmnabe oder einer Überwurfmutter. Einsatzgebiete sind lineare Servoachsen, Linearpotenziometer sowie inkrementale und induktive Wegaufnehmer.

Spielfreies Federsystem besteht aus einem Spezialfederstahl

Die flachbauende Ausführung erlaubt eine spielfreie sowie platzsparende Kraftübertragung von Linearmotoren mit Linear­führungen oder anderen linear geführten Anbauteilen. Hier sind Anbauvarinten bei Kreuztischen, Zahnriemen-Positioniereinheiten oder Miniatur-Linearführungen denkbar. Die Standard­serie der Linearkupplung ist für hohe Beschleunigungen (>300 m/s²) und grosse Zug- und Druckkräfte (von 70 bis 2000 N) konzipiert. Winkelverlagerungen bis 1,5° und laterale Achsabweichungen bis zu 0,7 mm werden ohne Längenabweichung kompensiert. Die Verbindung zwischen An- und Abtriebsseite erfolgt über ein spielfreies Federsystem, welches aus einem Spezialfederstahl besteht. Aufgrund der kompakten Bauweise sowie des Einsatzes von hochfestem Aluminium hat die Kupplung nur ein geringes Gewicht – das wiederum wirkt sich nur unwesentlich auf die Dynamik der Gesamteinheit aus. Bei Beachtung der vom Hersteller genannten technischen Hinweise sind die Linearkupplungen lebensdauerfest und wartungsfrei.

Die Realisierung beziehungsweise der Aufbau von Montageeinheiten oder Handlingsautomaten kann, neben den Servomotoren, ebenfalls über Linearmotoren erfolgen. Dadurch werden keine Gewindespindeln benötigt, welche die rotatorische Bewegung des Servomotors in einen Weg umsetzen. Die einzelnen Achsen werden direkt linear posi­tioniert. Trotz allem treten auch an dieser Stelle Toleranzen auf. Dies fordert meist ein versatzausgleichendes Verbindungselement. Eine axiale Spielfreiheit ist selbstverständlich massgebend.

Positioniergenau bis 1 µm

Durch die Modifizierung von dynamischen Lineareinheiten mittels einer Linearkupplung aus dem Hause R+W können laut Hersteller enorme wirtschaftliche und technische Vorteile erzielt werden. So ist zum einen der Einsatz von geschliffenen Führungen nicht mehr notwendig. Positioniergenauigkeiten bis zu einem Tausendstelmillimeter können nur ausgeführt werden, wenn durch Winkel- oder Achsversatz verursachte Querkräfte zuverlässig unterbunden sind. Aufgrund der dadurch verringerten Belastungen kann zum anderen die Lagerauslegung geringer dimensioniert werden. Darüber hinaus bietet die patentierte Kreuzstruktur der Ausgleichsfedern problemlos eine Produkterweiterung in Richtung kleinerer oder grösserer Kraftübertragung.

Infoservice


R+W Büro Schweiz
Hohstrasse 6, 8302 Kloten
Tel. 043 305 23 06, Fax 043 305 23 06
colacicco@rw-schweiz.ch, www.rw-schweiz.ch
Halle 9/Stand 9138

Eine in einem Linearmotor ausgerüstete Montageeinheit sowie je eine Linearkupplung in verschiedenen Achsen


Zylindrische Linearkupplungen: axial starr und absolut spielfrei, Versatzausgleich angular und lateral