Low-Cost-Linearachse mit Direktantrieb, Kugelrückführung in der Spindel, Kunststoffe für präzise Profilschienenführungen – um die Dynamik in der Handhabung zu steigern und die Kosten dennoch zu senken, haben sich die Entwickler einiges einfallen lassen.
Von unserem Redaktionsmitglied Dr. Birgit Oppermann – birgit.oppermann@konradin.de
Erstaunlich viele Achsen oder Handhabungssysteme mit Linearmotoren waren in diesem Jahr auf der Messe Motek ausgestellt – erheblich mehr als noch im vergangenen Jahr. An vielen einschlägigen Ständen ohne Direktantriebe war darüber hinaus zu erfahren, dass Planungen in dieser Richtung bereits laufen und in der nächsten Zeit eine Erweiterung des Produktspektrums vorgesehen sei. Um so verwunderlicher ist diese Entwicklung, weil die Zahl der bisherigen Anwender solcher Komponenten von den meisten Herstellern als eher gering eingeschätzt wird. Zwar seien die Interessenten vielfach be-geistert, wenn sie anhand der Berechnungen sähen, welche Takt-zeiten ihnen ein Linearmotor ermöglichen würde. Der Moment der Ernüchterung komme aber meist beim Anblick des Preises, der nicht mit dem Wunsch nach Low-Cost-Automation zusammengeht.
Die auf Direktantriebe spezialisierte LAT Suhl AG versucht, beides unter einen Hut zu bringen, und hat in Sinsheim eine Low-Cost-Achse mit Linearmotor vorgestellt. „Man muss natürlich Kompromisse eingehen“, räumt Christian Albrecht ein, der Leiter des Verkaufsteams. Die für die Handhabung wesentlichen Vorteile des Direktantriebs wie verschleißarmer Betrieb und hohe Dynamik sind bei der Achse der Suhler erhalten geblieben. Sie ist allerdings nicht ganz so präzise, wie man es von den Hochleistungsantrieben für Werkzeugmaschinen kennt. Die mit dem Aluminiumprofil und dem verwendeten Mess-System erreichbare Positioniergenauigkeit von 20 bis 50 µm sei jedoch für die Aufgaben in einem Palettiersystem völlig ausreichend. Auch die Vorschubkraft der Achse sowie das Steuerungskonzept haben die Entwickler nach eigenen Angaben an die Anforderungen angepasst. So sei ein Preis zu erreichen, der, wie es heißt, mit dem herkömmlicher Achsen mit Kugelgewindetrieb oder Zahnriemen vergleichbar ist.
Dass die Anwender auf die Kosten sehr genau achten, hat auch die Schweizer Eichenberger Gewinde AG in Burg auf einen neuen Pfad geführt. Die Entwickler haben sich von der Idee getrennt, dass Kugeln innerhalb der Spindelmutter zurückgeführt werden. Statt dessen nutzen sie die vertiefte Bahn eines zweigängigen Gewindetriebes, um die Wälzkörper lastfrei an ihren Ausgangsort zurückzubringen.
Der direkte Vorteil für den Anwender sei die produktionstechnische Erleichterung, die sich auf den Preis der neuen Produkte auswirke. So seien die Muttern um 20 bis 30 % günstiger als die herkömmlich gebauten Modelle. Die Rückführung in der Spindel bringt dem Anwender keinerlei Nachteile, wie die Schweizer betonen. Die tragenden Gänge würden in voller Länge genutzt, und auch eine höhere Tragfähigkeit sei durch Verlängern der Spindelmutter zu erreichen.
Ungewohnt ist auch der Ansatz der Schweinfurter SKF Linearsysteme GmbH, die Kunststoff mit Stahl oder Aluminium kombiniert, um leichtere Profilschienenführungen zu bauen. So soll die Dynamik lineartechnischer Systeme verbessert werden – und der Verzicht auf überflüssige Kilos soll sich letztlich auch positiv auf die Kosten auswirken, da der Anwender keinen größeren Antrieb braucht, um dynamischer zu beschleunigen. Für die Profilschienen vom Typ Cora verwenden die Schweinfurter ein tragendes Schienenprofil aus Aluminium oder sogar Kunststoff, in die präzise und verschleißfeste Laufbahnen aus Spezialstählen oder Edelstahl eingepresst werden. Da die Schlitten nach dem gleichen Prinzip gebaut werden, lässt sich das Gesamtgewicht eines Linearsystems um bis zu 80 % reduzieren, wie es aus Schweinfurt heißt. Werden Aluminiumgrundkörper verwendet, ist immer noch eine Reduktion um 65 % möglich.
Die Probleme, die beim Herstellern der hybriden Systeme auftraten, ließen sich mit „konstruktiven Details und durch eigens entwickelte Fertigungsprozesse“ lösen. Die Entwickler empfehlen ihre Konstruktion für mehrachsige Handhabungssysteme, bei denen eine Grundachse bis zu vier weitere Achsen tragen muss. Deren Gewichtsreduktion steigere die Dynamik, die an der Hauptachse zu erreichen sei, erheblich.
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