Die richtige Schrittmotor-Linearaktuator-Auswahl

Das Systemhaus Koco Motion mit Sitz in Dauchingen bietet verschiedenste Linearaktuatoren für den Einsatz in einem breiten Spektrum von Anwendungen, die eine Kombination aus präziser Positionierung, schneller Bewegung und langer Lebensdauer erfordern. Während das Portfolio zahlreiche Standardausführungen beinhaltet, erhöht sich das Gesamtangebot durch kundenspezifische Lösungen auf eine enorme Anzahl an Varianten. Gefragt sind hier beispielsweise angepasste Spindel-, Motor- und Kabellängen, die Ausführung der Spindelenden, individuelle Spindelsteigungen, Stecker, Wicklungswiderstände sowie Schrittwinkel oder spezielle Mutter- und Nuten-Geometrien.

Gefertigt werden die Linearaktuatoren von der Firma Dings‘ in China oder als „MDrive“ von Schneider Electric Motion in den USA. Der dritte Basisantrieb kommt aus dem in Zusammenarbeit von Koco Motion und dem Liechtensteiner Ingenieurbüro Adlos entstandenen Baukastensystem „KannMotion“. In Dauchingen laufen dann alle Fäden zusammen und der Kunde wird von Antriebsspezialisten beraten. Auf Basis der Schrittmotortechnik werden die Linearaktuatoren in den zwei Technologien „Permanentmagnet“ (PM) und „Hybrid“ angeboten. Der Rotor beim PM-Motor besteht aus einem radialmagnetisierten Permanentmagneten. Daher können nur begrenzte Zahlen von magnetischen Polen hergestellt werden, was einen größeren Schrittwinkel zur Folge hat. Diese Technologie ist kostengünstig und auch für kleinere Abmessungen realisierbar. Die PM-Schrittmotor-Linearaktuatoren haben eine runde Form und stehen in drei Größen mit den Durchmessern 20, 25 und 36 mm zur Verfügung. Die Auflösung der Linearbewegung variiert von 6,5 bis 333 µm/Schritt bei einer maximalen Schubkraft von 115 N – abhängig von Antriebsgröße, Spindelsteigung und Schrittauflösung.

Der Hybridschrittmotor vereint zwei Antriebstechnologien in einem: Er ist eine Symbiose aus Reluktanz- und Permanentmagnetmotor. Auf den axialen Permanentmagneten werden gezahnte Metallkappen befestigt. Der Versatz um eine halbe Zahnbreite sorgt dafür, dass sich die Nord- und Südpole abwechseln. Diese Technik gestattet hohe Polzahlen und somit sehr kleine Schrittwinkel. Die Hybrid-Schrittmotor-Linearaktuatoren stehen in den Baugrößen NEMA 8, 11, 14, 17, 23, 24 und 34 zur Verfügung. Abhängig von Schrittwinkel und Spindelsteigung variiert die Auflösung der Linearbewegung von 1,5 bis 127 µm/Schritt bei einer max. Schub-/Zugkraft von bis zu 2400 N.

Anhand der genannten Daten ermitteln wir die Motorgröße und die Spindelsteigung sowie die Ausführung der Spindelmutter. Weitere wichtige Aspekte sind auch die mögliche Selbsthemmung, der zur Verfügung stehende Bauraum und die Ansteuerung des Antriebs“, erläutert Olaf Kämmerling die Vorgehensweise, um die Qual der Wahl zu beenden. Reicht die standardmäßig eingesetzte Trapezspindel für die Anwendung nicht aus, kann eine Kugelumlaufspindel die Performance noch erhöhen: Mit ihr lassen sich noch genauere Positionierungen, ein minimiertes Umkehrspiel, geringere Reibungen, eine besonders hohe Lebensdauer und starke Beanspruchungen umsetzen. Zudem werden durch die Vielzahl an Güteklassen, Steigungen, Bauarten, Längen die meisten Kundenforderungen erfüllt. Beide Technologien gibt es mit Wicklungs-Anschlüssen für unipolare oder bipolare Ansteuerung. Die Linearaktuatoren werden entweder mit Hohlwellen-Mutter und Spindel (ohne oder mit interner Verdrehsicherung) angeboten oder mit externer Spindel und Mutter. Die Versionen stehen in den Ausführungen „External“, „Non-Captive“ und „Captive C“ bzw. „Captive K“ zur Verfügung. wk