Linearachsen im Vergleich

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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 7) hinsichtlich Genauigkeit, Geschwindigkeit, Regelbarkeit, Langzeitverhalten und Kompaktheit gegenüber allen anderen Linearachsen deutliche Vorteile aufweist. 4. Kostenaspekt für Beschaffung und Betrieb Um eine fundierte Vergleichsbasis zu erhalten, wurden die Investitionskosten der Achsen auf das Kostenniveau der Pneumatikachse bezogen (Tabelle 3). Zeile 1 zeigt, dass die Investition für eine elektrische Achse durchschnittlich 50% höher liegt, wobei die Linearmotorachse bei dieser Antriebsart die günstigste ist. Kostenberechnung Pneumatikachse (SP) Zahnriemenachse (ZR) Spindelachse (SM) Linearmotorachse (LM) 1 rel. Investitionskosten 100% 155% 156% 138% 2 3 Zykluszeit bei 2x400mm Hub Zyklen in 5 Jahren und 2 Schichten 4 Leistungsbedarf 5 6 Energiekosten in 5 Jahren und 2 Schichten Energiekosten auf 0,76 s Zykluszeit bezogen 0,76 s 0,38 s 0,59 s 0,42 s 91 Mio 182 Mio 117 Mio 165 Mio 200 Nl/min bei 6 bar Antriebsarten 400 W 380 W 500 W 8.290 € 371 € 352 € 464 € 8.290 € 185 € 274 € 256 € 7 rel. Energiekosten 100% 2% 3% 3% 8 rel. Inbetriebnahmekosten 100% 293% 293% 286% 9 rel. Servicekosten 100% 38% 35% 33% 10 rel. Gesamtkosten 100% 45% 44% 40% Tabelle 3: Kenndaten zur Beurteilung der Investitions- und Betriebskosten der NC- Linearachsen Aus den Zykluszeiten (Zeile 2) und den Zyklen von fünf Jahren bei 2-Schicht-Betrieb (Zeile 3) lassen sich die vom Leistungsbedarf (Zeile 4) abhängigen Energiekosten (Zeile 5) errechnen. Dabei wird deutlich, dass die elektrischen Achsen erheblich weniger Kosten verursachen als die pneumatischen. In der Versuchsreihe wurden alle Antriebe im Dreiecksbetrieb, ohne wirkende Geschwindigkeitsbegrenzung und ohne Unterbrechungen,
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 8) betrieben. Diese Betriebsart hat eine hohe Erwärmung der Motoren zur Folge und ist für den Dauerbetrieb unzulässig. Werden dagegen die elektrischen Achsen mit der längeren Zykluszeit der Pneumatikachse betrieben, so ergeben sich die Energiekosten aller Achsen gemäß Zeile 6. Bezieht man diese Kosten wieder auf die Pneumatikachse (Zeile 7), so beeindruckt die Linearmotorachse mit nur 3% der Energiekosten der Pneumatikachse. Die Kosten für die Inbetriebnahme (Zeile 8) der elektrischen Achsen sind aufgrund der aufwändigen Absicherungen und Verkabelungen deutlich höher als bei der pneumatischen Achse. Dagegen liegen die Servicekosten (Zeile 9) dieser Achse wegen der größeren Zahl an Verschleißteilen höher. Schließlich wird aus Zeile 10 deutlich, dass die Gesamtkosten der elektrischen Achsen im Mittel nur 43% der Kosten der pneumatischen Achsen betragen. 5. Zusammenfassung der Vergleichsergebnisse von NC-Linearachsen Beim Vergleich der handelsüblichen NC-Linearachsen mit unterschiedlichen Antrieben erweist sich, was die Bewertung der technischen und wirtschaftlichen Daten anbelangt, die Linearmotorachse als eindeutig besser. Die herausragenden und ergebnisbestimmenden Eckdaten sind dabei die Investitions- und Energiekosten. Erstere liegen bei den elektrischen Achsen um 50% höher als die der pneumatischen Achsen. Dagegen sind bei den Energiekosten der elektrischen Achsen aufgrund des besseren Wirkungsgrades nur 3% der pneumatischen Achsen aufzuwenden. Bei den Gesamtkosten schlagen die elektrischen Achsen mit nur 43% der Kosten der pneumatischen Achsen zu Buche. 6. Vergleich von pneumatischen Endlagenachsen mit Linarmotor-Achsen Aus Abschnitt 4 geht hervor, daß erst die Betrachtung der Gesamtkosten einen echten Vergleich zwischen der Wirtschaftlichkeit pneumatischer und elektrischer Achsen gestattet. Es wurde auch deutlich, dass die höheren Investitionskosten der elektrischen Antriebe durch die hohen Betriebskosten der pneumatischen Achsen überkompensiert wurden. Insbesondere gilt, dass größere zu belüftende Volumina und niedrige Zykluszeiten die Betriebskosten pneumatischer Achsen stark erhöhen und damit die Wirtschaftlichkeit der Linearmotorachsen begründen.
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