Was sind die Unterschiede zwischen Linear- und Rotationsaktuatoren?

Jun 12, 2023

Abhängig von der Art der Ausgangsbewegung können Aktuatoren in lineare und rotatorische Aktuatoren unterteilt werden. Jedes davon ist in verschiedenen Versionen und Konfigurationen erhältlich, die dabei helfen, das gewünschte Ergebnis zu erzielen.

Peter Jacob, Senior Director Marketing | CNC-Meister

Ein Aktor ist ein Maschinenelement, das Energie in physikalische Bewegungen umwandelt. Bei dieser Energiequelle kann es sich um elektrische, pneumatische, hydraulische oder mechanische Kräfte handeln, um nur einige zu nennen. Sie haben vielleicht schon von CNC-Tischfräsmaschinen, verschiedenen Arten von Ventilen oder sogar von automatisierten Jalousien gehört! Abhängig von der Art der Ausgangsbewegung können Aktuatoren in lineare und rotatorische Aktuatoren unterteilt werden. Jedes davon ist in verschiedenen Versionen und Konfigurationen erhältlich, die dabei helfen, das gewünschte Ergebnis zu erzielen.

Lassen Sie uns dies in den folgenden Abschnitten genauer untersuchen:

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Wie der Name schon sagt, bewegen Linearantriebe ein Objekt entlang einer geraden Linie – normalerweise hin und her. Es verwendet Riemen- und Riemenscheiben-, Zahnstangen- und Ritzel- oder Kugelumlaufspindelmechanismen, um die Bewegung des Elektromotors von einer rotierenden in eine lineare Bewegung umzuwandeln. Sie sind so konzipiert, dass sie eine feste lineare Strecke zurücklegen und dann zum Stillstand kommen.

Die Auf- und Abbewegung der Kolben stellt einen linearen Aktuator in Aktion dar.

Linearantriebe zeichnen sich durch folgende Eigenschaften aus:

Hohe Wiederholgenauigkeit und Positioniergenauigkeit

Mühelose Montage, Integration und Bedienung

Geringe bis keine Wartung

Hält rauen und widrigen Wetterbedingungen und Umgebungen stand

Kompaktes Design mit höherer Zuverlässigkeit und ausfallsicherem Betrieb

Behält die Robustheit bei

Linearantriebe werden üblicherweise dort eingesetzt, wo Lasten geschoben, gezogen, angehoben, abgesenkt, positioniert oder gedreht werden müssen. Solche Bewegungen sind häufig in folgenden Branchen erforderlich:

Lebensmittelverarbeitung und Verpackung

Automobil

Materialhandhabung

Fabrikautomation

Verteidigung

Luft- und Raumfahrt

Pharmazeutische und medizinische Geräte

Saubere Energie

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Drehantriebe wandeln Energie über eine Welle in eine Drehbewegung um, die die Geschwindigkeit, Position und Drehung der angeschlossenen Geräte steuert. Diese bieten kontinuierlichen Rotationsmotor, intermittierende Zuführung, Mischen, Schraubenklemmen, Wenden und Entleeren. Da die Richtung der ausgeübten Kraft von der Drehachse weg verläuft, wird die resultierende Bewegung nicht durch die zurückgelegte Distanz eingeschränkt, was ihnen eine größere Vielseitigkeit im Einsatz verleiht.

Ein Elektromotor ist ein klassisches Beispiel für einen Drehantrieb. Das elektrische Signal erzeugt ein Magnetfeld im Stator des Motors, und der Rotor dreht sich als Reaktion auf diese Eingabe.

Drehantriebe bieten folgende Eigenschaften:

Hohes Drehmoment auch bei kompakten Bauformen

Konstantes Drehmoment während der Vollwinkeldrehung

Kompatibilität mit verschiedenen Durchmessern

Spielfreie Hohlwelle

Die doppelte Leistung, da das Haltemoment das Doppelte des Vorwärtsantriebsmoments ist

Kaum bis gar keine Wartung

Jeder Grad der Drehung, von 90 Grad bis hin zu vollen 360 Grad, ist möglich

Drehantriebe finden in vielfältigen Anwendungen Verwendung, bei denen die Drehbewegung und das entsprechende Drehmoment zur Erleichterung der Bewegung genutzt werden. Daher finden Drehantriebe Verwendung in:

Medizinische Ausrüstung

Radar- und Überwachungssysteme

Robotik

Flugsimulatoren

Halbleiterindustrie

Herstellung von Sondermaschinen

Verteidigung

Einer der deutlichsten Unterschiede zwischen Linear- und Drehantrieben ist die Bewegungsrichtung. Linearantriebe bewegen sich geradlinig, meist in einer Hin- und Herbewegung. Im Gegensatz dazu bewegen sich Drehantriebe in Winkelgraden bezogen auf einen Mittelpunkt, also entlang eines Kreises.

Es ist jedoch darauf hinzuweisen, dass Linearantriebe in ihrer einfachsten Form eine Erweiterung von Drehantrieben sind. Diese enthalten einen zusätzlichen Bewegungswandler, der Rotationsbewegungen in lineare Bewegungen umwandelt. Wie oben erwähnt, wandeln Kugelumlaufspindeln, Rollenumlaufspindeln, Riemen und Riemenscheiben sowie Zahnstangen und Ritzel Drehbewegungen in ihre linearen Gegenstücke um.

Nachfolgend werden einige weitere Unterschiede zwischen Linear- und Drehantrieben erläutert:

Ein Linearantrieb sorgt für eine Druck-Zug-Bewegung, während ein Drehantrieb eine Rollbewegung unterstützt.

Bei Linearantrieben gleitet das End-of-Arm-Werkzeug der CNC-Fräse zwischen zwei Punkten auf einer maßstabsähnlichen Linie. Bei Drehantrieben verläuft das End-of-Arm-Werkzeug im Kreis.

Linearantriebe bestehen aus einem Motor und einem Getriebeachsgewinde. Drehantriebe enthalten hohle, zylindrische Kammern mit stationären Barrieren und einer zentralen Welle.

Die Abtriebsbewegung von Linearantrieben erfolgt auf einer Linie mit der Abtriebswelle. Bei den Drehantrieben erfolgt die Ausgangsbewegung senkrecht zur Welle.

Da die Erzielung einer linearen Bewegung eine der häufigsten Konstruktionsfunktionen ist, zeichnen sich Linearaktuatoren durch eine kompakte Bauweise und ein kompaktes Design aus.

Drehantriebe folgen einer Winkelbahn, und die zurückgelegte Strecke kann unendlich sein und für eine kontinuierliche Drehbewegung wiederholt werden. Im Gegensatz dazu legen Linearantriebe nur einen begrenzten Weg zurück und bleiben stehen.

Die Verwendung der Bewegungsumwandlung für Linearaktuatoren wirkt sich auf die Bandbreite und Reaktionsfähigkeit des Aufbaus aus. Dies liegt daran, dass während der Übersetzung ein gewisser Kompromiss stattfindet.

Die Montage von Linearantrieben ist einfacher, da der Drehwinkel nicht wie bei Drehantrieben berechnet werden muss.

Nachdem Sie nun den Unterschied und die Auswirkungen der beiden verstanden haben, können Sie eine intelligentere Entscheidung treffen und sich für das eine vom anderen entscheiden. In einigen Fällen finden Sie möglicherweise eine Kombination aus Linear- und Drehantrieben. Beispielsweise bietet der Bohrer einer Tischfräsmaschine eine Bewegung von oben nach unten, während der Bohrer rotiert.

Die Herausforderung und der Lösungsvorschlag bestimmen letztlich die Auswahl des Aktors.

Über Peter Jacobs

Peter Jacobs ist Senior Director of Marketing bei CNC Masters. Er ist aktiv an Herstellungsprozessen beteiligt und bringt seine Erkenntnisse regelmäßig für verschiedene Blogs in den Bereichen CNC-Bearbeitung, 3D-Druck, Rapid Tooling, Spritzguss, Metallguss und Fertigung im Allgemeinen ein.

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