Was ist ein elektrischer Antrieb?

Was ist ein elektrischer Antrieb?


Welche Funktion hat ein elektrischer Antrieb?

Ein elektrischer Antrieb ist ein Gerät, das mit der Hilfe eines Elektromotors eine lineare Bewegung oder Kraft, wie z. B. Einspannen, erzeugen kann.

 

Wie funktioniert ein elektrischer Antrieb?

 

electric actuator cross section diagram

 

Ein Elektromotor erzeugt eine Drehbewegung, die über die Motorwelle an den Aktuator übertragen wird. Die rotatorische Bewegung des Motors wird durch mechanische Komponenten im Aktuator (z.B. Kugelgewindespindel oder Zahnriemen) in eine Linearbewegung umgewandelt.

Wenn sich die Spindel dreht, wird die verdrehgesichtere Kugelgewindemutter entlang der Spindel vorwärts oder rückwärts bewegt.

Die Kugelgewindemutter ist mit der Kolbenstange verbunden, die somit die Linearbewegungen nach Außen überträgt, wenn der Motor im oder gegen den Uhrzeigersinn rotiert.

 

electric actuator drive train parts

 

Der Motor wird von einem Servoumrichter gesteuert, der es ermöglicht, die Rotationsgeschwindigkeit und damit die lineare Geschwindigkeit des Aktuators zu variieren. Ein Rückmeldemechanismus gibt Positionsinformationen und der Linearaktuator kann so programmiert werden, dass er eine oder mehrere Positionen ansteuert, beibehält oder in seine Ruheposition zurückkehrt.

Die Leistung des Motors bestimmt das Drehmoment, das erzeugt werden kann und damit die lineare Kraft, die durch den Aktuator in eine nutzbare Bewegung umgesetzt werden kann.

 

Wie wähle ich einen elektrischen Antrieb aus?

Der Aktuator wird für eine Anwendung benötigt, die eine bestimmte Kraft erfordert. Bei einem pneumatischen Linearaktuator wird die Kraft durch den Druck erzeugt, der auf die Oberfläche eines Kolbens wirkt. Bei elektrischen Aktuatoren wird die Kraft durch das Drehmoment des Motors erzeugt. Die zu bewegende Last, etwaige Reibungskräfte einer Oberfläche und der Neigungswinkel der Bewegung sind entscheidende Parameter, die berücksichtigt werden müssen.

Bei pneumatischen Aktuatoren muss die Last eine bestimmte Strecke zurücklegen, was den Hub des Aktuators bestimmt. Dasselbe gilt für einen elektrischen Aktuator mit einigen feinen Unterschieden. Um Beschädigungen zu vermeiden, darf ein elektrischer Aktuator nicht mit Kraft in die Endlage fahren. Deshalb wird ein Sicherheitshub von 20 mm je Seite empfohlen. Ein elektrischer Aktuator kann für eine Reihe von Positionen verwendet werden; daher muss der benötigte Hub die Gesamtbewegung berücksichtigen. Der "Bestellhub" beträgt somit die Strecke der Gesamtbewegung plus 40 mm Sicherheitshub. Je nach Baugröße sind verschiedene Spindelsteigungen erhältlich, die Komponentenkombinationen für viele Anwendungsanforderungen ermöglichen.

Es ist auch sinnvoll zu überlegen, wann ein elektrischer Aktuator einer pneumatischen Lösung vorzuziehen ist. In einer Situation, in der keine Druckluftversorgung zur Verfügung steht, ist ein elektrischer Aktuator die einzige Alternative (wenn auch keine hydraulischen Lösungen verfügbar sind).

Ein wesentlicher Vorteil elektrischer Linearaktuatoren ist es in der Anwendung mehrere Positionen ansteuern zu können. Weitere Vorteile sind: höhere Axialkraft, hohe Genauigkeit, geringe Geräuschentwicklung, Flexibilität durch Regelcharakteristik, Laststeifigkeit und insgesamt geringere Betriebskosten.

 

Arten von elektrischen Antrieben

Elektrische Stellantriebe sind bei uns mit Kolbenstange (E-Zylinder) oder als kolbenstangenlose Antriebe, mit oder ohne Motor und Servoumrichter erhältlich. Die Motoren können parallel zum Aktuator in vier Positionen oder axial montiert werden.

 

Typische Anwendungen von elektrischen Antrieben

Elektrische Antriebe sind in einer Vielzahl von industriellen Anwendungen zu finden.

In der Automobilindustrie kommen sie in fahrerlosen Transportfahrzeugen, beim Dosieren und bei einer Auswahl an Fügeverfahren, wie Kleben, Schweißen und Nieten zum Einsatz.

In der Lebensmittel- und Getränkeindustrie werden sie beispielsweise für die Produktion von PET-Flaschen, in Abfüll- und Etikettiersystemen und in Roboteranwendungen wie Melkroboter verwendet.

Sie werden in der Materialhandhabung für Vorgänge wie Servopressen und Spannen verwendet und sind im Verpackungssektor weit verbreitet.

Ihre Vorteile in Bezug auf Genauigkeit, Flexibilität und niedrige Betriebskosten führen zum Einsatz in der Robotik, Elektronik und Elektronikmontage, in Werkzeugmaschinen und vielen anderen Industriebereichen.

 

Benötige ich noch etwas anderes, damit elektrische Antriebe funktionieren?

Eine geeignete elektrische Versorgung und die dazugehörige Verkabelung sind unerlässlich. Ein Kabel ist für die Stromversorgung und ein weiteres für die Steuersignale zwischen Motor und Servoumrichter erforderlich. Befestigungselemente helfen dabei den Aktuator in der Maschine zu montieren und es können Schalter zur externen Positionserkennung verwendet werden.

cables required for an electric actuator


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