Linearachsen im Vergleich

1. Einleitung
9. Tagung „Zahnriemengetriebe“
am Institut für Feinwerktechnik und Elektronik-Design, 14./15.9.2004
Prof. Dr.-Ing. habil. W.-D. Goedecke: Linearachsen im Vergleich (Seite 1)
Im Bereich der Montageautomation besteht ein großer Informationsbedarf über die Stärken
und Schwächen der Antriebsarten von NC- Linearachsen. Zum einen, um die
Automationsaufgabe optimal zu lösen, und zum anderen, um eine fundierte Planungs- und
Entscheidungsbasis zu erhalten, die auch bei künftigen Vorhaben die notwendige Sicherheit
bietet. Dabei gilt es, neben produktspezifischen Merkmalen wie Einbausituation, Kraft,
Geschwindigkeit, Genauigkeit und Lebensdauer, vor allem die Beschaffungs- und die
Betriebskosten mit in die Entscheidungsfindung einzubeziehen, um so die geeigneten
Linearachsen unter ganzheitlichen Gesichtspunkten gezielt auswählen zu können.
2. Vergleich von NC-Linearachsen
Wegen ihrer hohen Dynamik und Genauigkeit werden NC-Linearachsen in der Montage-
automation vorwiegend mit folgenden Antriebsarten eingesetzt:
• servopneumatischer, kolbenstangenloser Zylinderantrieb mit Servoventilen,
• servoelektrischer Zahnriemenantrieb mit Getriebe und AC-Motor (rotativ),
• servoelektrischer Spindelantrieb mit Getriebe und AC-Motor (rotativ),
• servoelektrischer Linearmotorantrieb mit AC-Motor (linear).
Gemeinsames Merkmal dieser Antriebe ist das Führungssystem, das aus einem Aluminium-
Profil mit vier geschliffenen Führungsbahnen und einem in der Regel auf acht
hochdynamischen Stahlrollen gleitenden Schlitten aus Aluminium besteht.
Um die Vergleichbarkeit der Antriebe zu gewährleisten, wurden für die Versuchsreihen
Achsen mit annähernd gleicher Nennkraft am Schlitten und einem Hub von 400 mm
ausgewählt (Bild 1). Alle Achsen mussten eine Nutzlast von 3,5 kg bewegen. Dabei ist zu
berücksichtigen, dass die elektrischen Achsen im Gegensatz zu den pneumatischen kurzfristig
Maximalkräfte aufbringen können, die ein Mehrfaches ihrer Nennkräfte betragen. Dieses
charakteristische Merkmal der elektrischen Linearachsen ist bei kurzen Beschleunigungs- und
Bremsphasen sehr von Vorteil. Durch die unterschiedlichen Messsysteme, die
Übersetzungsverhältnisse und die Teilungsfaktoren in den Servoreglern ergeben sich auch