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Antriebstypen

Industrielle Antriebe lassen sich grob in pneumatische, hydraulische und elektrische Antriebe einteilen. Die Grenzen dazwischen sind allerdings nicht absolut. Moderne Maschinen kombinieren häufig verschiedene Technologien.

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Pneumatische Antriebe: Pneumatische Antriebe nutzen komprimierte Luft als Energieträger. Am häufigsten werden Linearzylinder eingesetzt; daneben existieren Schwenkantriebe, pneumatische Motoren und servopneumatische Systeme. Typische Einsatzgebiete sind Spannen, Heben, Senken, Schieben, Greifen, Stoppen, Zuführen und einfache Füge- oder Stempelvorgänge.

Hauptmerkmale

• Druckluft typischerweise im Bereich weniger bar

• sehr einfacher mechanischer Aufbau

• hohe Dynamik bei kurzen Bewegungen

• hohe Robustheit

• inhärente Nachgiebigkeit aufgrund der Kompressibilität der Luft

• einfache Endlagensteuerung

• relativ geringe Kosten für einzelne Aktuatoren

• einfache Überlastfähigkeit

Vorteile

• einfacher und robuster Aufbau

• hohe Schalt- und Bewegungsgeschwindigkeiten

• geringes Gewicht

• unempfindlich gegenüber vielen rauen Umgebungsbedingungen

• keine elektrische Energie direkt am Zylinder erforderlich

• gute Eignung für einfache repetitive Bewegungen

• vergleichsweise einfache Wartung

Nachteile

• Kompressibilität erschwert präzise Positionierung

• Druckluftversorgung erforderlich

• Geräuschentwicklung möglich

• Energieverluste bei Drucklufterzeugung und Leckagen

• Kraft hängt vom Druck und der Kolbenfläche ab

• komplexe Bewegungsprofile schwieriger als mit elektrischen Servoantrieben

• Speicherung von Energie im Druckluftsystem erfordert entsprechende Sicherheitsbetrachtung

Die energetische Bewertung darf nicht allein anhand des Aktuators erfolgen. Auch Kompressor, Druckluftaufbereitung, Verteilung und Leckagen müssen berücksichtigt werden.

Hydraulische Antriebe: Hydraulische Antriebe übertragen Leistung über eine unter Druck stehende Flüssigkeit, üblicherweise Hydrauliköl. Sie eignen sich insbesondere dann, wenn sehr hohe Kräfte oder Drehmomente bei vergleichsweise kompakter Bauweise erforderlich sind.

Typische Komponenten sind:

• Hydraulikpumpen

• Hydraulikmotoren

• Hydraulikzylinder

• Ventile

• Druckregel- und Stromregelventile

• Speicher

• Rohrleitungen und Schläuche

Hydraulikmotoren können beispielsweise als Zahnrad-, Gerotor-, Axialkolben- oder Radialkolbenmotoren ausgeführt werden. Bosch Rexroth nennt unter anderem Axialkolben- und Aussenzahnradmotoren als industrielle Bauformen.

Hauptmerkmale

• hohe Leistungs- und Kraftdichte

• hohe erreichbare Kräfte und Drehmomente

• gute Eignung für hohe Lasten

• robuste Technologie

• hohe Leistungsfähigkeit auch bei niedrigen Drehzahlen

• zentrale Hydraulikversorgung möglich

Vorteile

• sehr hohe Kräfte und Drehmomente

• hohe Leistungsdichte

• kompakte Aktuatoren

• gute Überlastfähigkeit

• hohe Robustheit

• geeignet für schwere Maschinen und Prozesse

• hydraulische Direktantriebe können hohe Drehmomente ohne grosses mechanisches Getriebe bereitstellen.

Nachteile

• Hydraulikaggregat erforderlich

• Rohrleitungen und Ventiltechnik notwendig

• Leckagegefahr

• Wartungsaufwand

• Verschmutzung des Mediums kann zu Störungen führen

• Temperaturabhängigkeit der Fluidparameter

• Geräuschentwicklung durch Pumpen und Ventile

• präzise Positionierung erfordert aufwendige Regelung

• Wirkungsgrad des Gesamtsystems kann durch Pumpe, Drosselung und Leitungsverluste reduziert werden

Elektrische Antriebe: Elektrische Antriebe wandeln elektrische Energie direkt in mechanische Bewegung um. Der Motor kann mit einem Getriebe, einer Spindel, einem Riemen oder einer anderen Mechanik gekoppelt sein. Elektrische Antriebe zeichnen sich insbesondere durch ihre hohe Regelbarkeit aus. Position, Geschwindigkeit und Drehmoment können über geeignete Leistungselektronik und Regelalgorithmen präzise beeinflusst werden.

Dies macht sie besonders geeignet für:

• CNC-Maschinen

• Robotik

• Werkzeugmaschinen

• Verpackungsmaschinen

• Fördertechnik

• Druck- und Papiermaschinen

• Montageautomaten

• Pick-and-Place-Systeme

• elektronische Kurvenscheiben

• Mehrachssysteme

Elektrische Systeme bieten insbesondere bei komplexen Bewegungsprofilen und synchronisierten Achsen grosse Vorteile.

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