Spindel- oder Direktantrieb? Oder doch die Zahnriemenachse?

Linearachsen und Achssysteme kommen in zahlreichen Anwendungen zum Einsatz, etwa um Bauteile in Pick-&-Place-Systemen zu transportieren und zu positionieren», beschreibt Thomas Hettich, Produktmanager bei IEF-Werner aus Furtwangen im Schwarzwald. Der Automatisierungsspezialist entwickelt für seine Kunden individuell abgestimmte Positionierlösungen – von der einfachen Lineareinheit bis hin zum mehrachsigen, komplett montierten System. Wichtig ist dabei die richtige Antriebslösung der jeweiligen Linearachse. «Denn ob ein Spindel- oder Direktantrieb oder doch eine Zahnriemenachse zum Einsatz kommt, entscheidet, wie schnell oder präzise die Bewegung ist oder welche Lasten transportiert werden können», sagt IEF-Experte Thomas Hettich. «Wir bieten sowohl die entsprechenden Lösungen als auch das Prozess-Know-how.»

Spindelantriebe – wenn es präzise sein muss
Sind insbesondere hohe Positionier- und Wiederholgenauigkeiten gefordert, eignen sich Spindelantriebe. Bei diesen Komponenten wandelt die Spindelmutter die Drehbewegung in eine lineare Bewegung um. So ausgestattete Positioniersysteme ermöglichen hohe Vorschubkräfte und können damit auch schwere Lasten bei kürzeren Verfahrwegen bis 1,5 m bei geringer bis mittlerer Geschwindigkeit bewegen. «Wir bieten Linearachsen mit Spindelantrieb als einbaufertige Module an, etwa für die Handhabungstechnik oder Fabrikautomation», berichtet Thomas Hettich. IEF-Werner hat dazu unter anderem die spindelgetriebene Lineareinheiten der profiLINE-Baureihe im Programm. Thomas Hettich: «Wir haben die Baureihe entwickelt, um die positiven Eigenschaften einer Linearachse mit den Charakteren eines Präzisionsschlittens zu verbinden.»
Die profiLINE mit dem Zusatz AL kann mit kurzem Hub Komponenten und Baugruppen mit Gewichten von bis zu 7 kg bewegen. Die kompakte Variante besteht aus einem feststehenden Grundkörper und einem Auslegerarm (AL). Dadurch ist es möglich in einen beengten Arbeitsraum einzutauchen, um zum Beispiel Bauteile abzulegen oder abzuholen. Durch die geschlossene Bauweise sind Führungen und Spindeln hervorragend geschützt.

Direktantrieb mit hohem Wirkungsgrad
Was, wenn eine Handhabungseinheit Bauteile nicht nur sehr präzise, sondern auch dynamisch verfahren muss? Linearmotorantriebe (Direktantriebe) arbeiten ohne Getriebe und haben daher auch kein Spiel. Der Wirkungsgrad wird dadurch signifikant verbessert, zusätzlich die Geräuschbildung minimiert. Dank der geringen Anzahl verbauter Komponenten besitzt diese Variante eine hohe Lebensdauer und benötigt nur minimalen Wartungsaufwand. «Schnelllaufende Direktantriebe verfügen über kompakte Abmessungen sowie eine besonders hohe Leistungsdichte», erklärt IEF-Experte Thomas Hettich.
Zum Einsatz kommen Direktantriebe vorwiegend in der Handhabungs- und Montagetechnik sowie in der Halbleiter- und Elektronikfertigung. Aufgrund ihrer Genauigkeit werden sie auch für Mess- und Prüfaufgaben verwendet. Sie führen Einzelteile schnell und präzise zu. Zudem eignen sie sich für Anwendungen mit wenig Bauraum. «Die meisten Antriebe der euroLINE-Baureihe sind mit einem eisenbehafteten Linearmotor und einem Absolutwertmesssystem ausgestattet. Das erübrigt eine Referenzierung. Die Wiederholgenauigkeit liegt bei ±5 Mikrometern, die Geschwindigkeit bei bis zu 5 m/s.
Thomas Hettich: «Wir bieten unter anderem mit der Baureihe euroLINE verschiedene Ausführungen an. So lassen sich auch mehrere unabhängige Schlitten auf einer Führung anbringen oder mehrere Lineareinheiten miteinander kombinieren. Da Linearmotoren prinzipbedingt wenige Verschleissteile enthalten, werden sie auch in Reinräumen eingesetzt.»

Mit Zahnriemen grosse Distanzen überwinden
Zahnriemenachsen bewegen und positionieren selbst schwere Lasten wiederholgenau bei kurzen Zykluszeiten. «Diese Lösungen liefern auch über lange Verfahrwege von mehreren Metern beeindruckende Ergebnisse», beschreibt Thomas Hettich. «Sie eignen sich für alle erdenklichen Pick-&-Place-Anwendungen.» Je nach Applikation sind verschiedene Varianten im Angebot: etwa Linearmodule mit einfachem Führungssysten, bei denen Geschwindigkeit und Zykluszeit nicht im Vordergrund stehen, die dafür mit kompakten Massen punkten, bis hin zu Zahnriemenachsen in der Premium-Klasse, die kleine Bauformen mit hohen Leistungsdaten vereinen. Diese Lineareinheiten erfüllen die hohen Anforderungen an Geschwindigkeit und Präzision moderner Montage- und Produktionsanlagen. Mit ihrer Bauweise sind sie torsions- und biegesteif, und mit ihrer integrierten Profilschienenführungen arbeiten sie sicher in mässig verschmutzter Umgebung.
Thomas Hettich: «Wir bieten das komplette Produktprogramm für alle erdenklichen Pick-&-Place-Anwendungen – von der einfachen, zum Anbau kundenspezifischer Motoren vorbereiteten Lineareinheit, bis hin zu mehrachsigen, komplett montierten Positioniersystemen.» Die Kugelumlaufführungen laufen leise, und die Welle-Nabe-Verbindungen ohne Passfeder garantieren lebenslange Spielfreiheit bei hoher Präzision. Der Motoranbau ist variabel. Bis zu acht Anbauvarianten stehen zur Verfügung. Das Modul 160/15 G beispielsweise besteht aus einem Doppelhohlkörperprofil, zwei Führungen und zwei Zahnriemen. Die Variante «G» ist mit zwei unabhängig voneinander verfahrbaren Schlitten ausgestattet. Dabei werden zwei Zahnriemen über zwei Motoren angetrieben. Das spart erheblich Bauraum. Das Modul 115/25 erfordert selbst unter hoher Belastung und bei grossen Hüben keine zusätzlichen Stützkonstruktionen. Das erleichtert nicht nur die Montage. Weil zusätzliche Bauteile entfallen, spart der Anwender deutlich Kosten. Mit ihren Eigenschaften eignet sich die Zahnriemenachse innerhalb eines Beladehandlings von Werkzeugmaschinen oder beim Auf- und Abstapeln von Kisten auf Euro-paletten.

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