Pneumatische Automatisierungstechnik

Linearantriebe

Linearantriebssysteme werden in der Automatisierungstechnik wegen ihrer hohen Zuverlässigkeit und Dynamik eingesetzt. Ein Linearantrieb ist ein Antriebssystem, welches eine translatorische Bewegung ausführen kann. Anwendung finde sie zum Beispiel in der Gebäudetechnik bei Schiebetüren oder Lüftungsklappen, oder im Maschinenbau für Zustell- und Vorschubbewegungen. Linearantriebssysteme werden in der Automatisierungstechnik zur Bewegung von Maschinen- und Anlagenelementen in gerader Linie oder in einem vorgegebenen Verlauf eingesetzt.

Pneumatische Linearantriebe

Ein pneumatischer Linearantrieb besteht aus einem mittel Druckluft betriebenen Arbeitszylinder. Sie finden in unter anderen in Spritzgusswerkzeugen, sowie der Förder-, Antriebs- oder Handhabungstechnik Verwendung. Pneumatische Linearantriebe sind ein integraler Bestandteil in der Automatisierungstechnik. Pneumatische Linearantriebe haben den Vorteil, dass sie keine zusätzliche Wärme in den Arbeitsprozess einbringen, sowie einfach und kostengünstig zu realisieren sind. Sie erreichen bei gleicher Baugröße eine höhere Kraftwirkung als vergleichbare elektrische Antriebe. Es kann jedoch beim Anfahren der Zylinder aufgrund des Stick-Slip-Effekts zu ruckartigen Bewegungen kommen. Für eine der exakten Positionierung, etwa im Rahmen einer Automatisierung der Lagerregelung sind pneumatische Linearantriebe daher nur bedingt geeignet.

Elektrische Antriebe

Elektrische Linearmotoren haben den Vorteil einer höheren Dynamik und einer hervorragenden Energieeffizienz, allerdings sind die Anschaffungskosten um ein vieles höher. Ein Linearmotor besteht aus eben angeordneten elektrischen Erregerwicklungen, welche einen Läufer mittels eines längs bewegten Magnetfeldes über die Fahrstrecke ziehen. Linearmotoren haben den Vorteil hoher Beschleunigungen und Verfahrensgeschwindigkeiten von bis zu 800m/min. Es können dabei Kräfte bis zu 30kN erreicht werden, für höhere mechanische Kräfte wird zurzeit an supraleitende Konzepte gearbeitet. Linearmotoren sind nahezu wartungsfrei und auch zur Automatisierung von Anwendungen in Reinräumen geeignet. 

Mechanische Linearantriebe

Mechanische Linearantriebssysteme bestehen entweder aus Kugel- oder Rollengewindetriebe. Sie eignen sich für eine hochpräzise Positionierung, sind jedoch in der Regel in Punkto Geschwindigkeit und Beschleunigung eingeschränkt. Ein Kugelgewindetrieb ist ein Wälzschraubtrieb mit Kugeln als Wälzkörper. Damit lassen sich sowohl Dreh- in Längsbewegungen, als auch Längs- in Drehbewegungen umsetzen. Die Vorteile eines Kugelgewindetriebs gegenüber einem konventionellen Gleitgewindetrieb liegen in einer Reduktion der notwendigen Antriebsleistung, einem geringeren Verschleiß der Laufbahn und einer höheren Positioniergenauigkeit.Eine andere Möglichkeit sind Rollgewindetriebe, welche je nach Bauart in Rollengengewindetriebe mit Rollenrückführung und Planetenrollengewindetriebe eingeteilt werden. Rollengewindetriebe mit Rollenrückführung eignen sich in Verbindung mit einem hochauflösenden Mess- und Regelsystem für extrem genaue Positionierungen von großen Lasten bei Geschwindigkeiten von maximal 100mm/s. Planetrollengewindetriebe erreichen Kräfte bis zu 300 kN bei Geschwindigkeiten von etwa 1,5 m/s und können in einer Vielzahl von Anwendungen eingesetzt werden, etwa bei Bewegungssimulatoren, Pressen, Dosieranlangen oder Ventilantriebe.

Fazit

Je nach Art der Automatisierung ist daher ein anderer Antrieb von Vorteil. Pneumatische Antriebe sind kostengünstig und können bei gleicher Baugröße größere Kräfte als elektrische Antriebe erzielen. Elektrische Antriebe verfügen allerdings über die besten Beschleunigungswerte und Geschwindigkeiten, während mechanische Antriebe sich besonders für hochpräzise Positionierungen eignen.