Linearachsen sind neben Linearführungen, Gewindetrieben und Kugelbuchsen ein wichtiges Produkt im Bereich Lineartechnik. Obwohl schon Anfang der 1990er Jahre die ersten Linearachsen auf den Markt gekommen waren, haben sie sich erst mit Beginn des aktuellen Jahrhunderts als Standardbauteil für industrielle Anwendungen durchgesetzt.
Hervorzuheben ist, dass kein einheitlicher Standard existiert, der Abmessungen von Linearachsen festlegt und die Bestimmung ihrer Tragzahlen regelt. So richtet sich NTN mit seinen Linearachsen der Marke SNR nach der EU-Maschinenrichtlinie und den damit verbundenen Normen. Bei den im Folgenden vorgestellten Linearachsen handelt es sich um SNR-Produkte, daher sollte darauf verwiesen sein, dass die angeführten Typenbezeichnungen nicht auf andere Hersteller übertragbar sind.
Einsatzgebiete
Die Einsatzgebiete von Linearachsen sind vielfältig: Verwendet werden sie unter anderem in der Batteriezellenfertigung, in Montageanlagen der Automobilindustrie, im Handling von Auto- und Lastwagenmotoren, in Verpackungsmaschinen, in der Lebensmittelindustrie und bei Verfahren von Robotern. Schwerlastachsen sind beispielsweise in der Holzverarbeitungsindustrie oder Montagelinien in der Motorenfertigung zu finden. Kurzum eignen sich Linearachsen zur Bewältigung einfacher Handlingsaufgaben genauso wie für den Einsatz in Hightech-Anwendungen.
Kundenspezifische Linearachsen
Anders als die Standardversion werden kundenspezifische Linearachsen stets an die anwendungsspezifischen Gegebenheiten und Anforderungen adaptiert. Das bedeutet konkret, dass bei der Auslegung einer kundenspezifischen Linearachse alle Antriebssysteme, also Zahnriemenantriebe bzw. Zahnriemen-Ω-Antriebe, Kugelgewindetriebe bzw. Trapezgewindespindeln, Zahnstangenantriebe sowie Linearmotorantriebe gewählt werden können. Genauso ist die Verwendung aller Führungssysteme, sprich von Linearführungen, Laufrollenführungen und Polymer-Laufrollenführungen, möglich. Demnach zeichnen sich die kundenspezifischen Linearachsen durch eine große Flexibilität aus.
Flexibel ist darüber hinaus, dass Verfahrweg und Konfiguration vollständig kundenspezifisch und millimetergenau mit den gewünschten Anbauteilen ausgewählt werden. Auch sind verschiedene Ausstattungsvarianten für spezielle Umgebungsbedingungen konfigurierbar. Das Produktprogramm der SNR-Linearachsen ermöglicht es, Handlingmassen sowohl von wenigen Gramm als auch von mehreren Tonnen zu bewältigen. Kundenspezifische Linearachsen gelten außerdem als servicefreundlich und wartungsarm. Die Nachschmierung erfolgt über von außen leicht zugängliche Schmiernippel im Schlittenteil. Bei Kombinationen aus Portalachsen mit Hub- oder Teleskopachsen werden oft alle Schmierstellen über Leitungen zu einem zentralen und leicht zugänglichen Punkt zusammengeführt. Zudem ermöglicht der Einsatz von Linearführungen mit Kugelketten einen langzeitwartungsfreien Betrieb.
Im Unterschied zu den Standardlinearachsen besitzen die kundenspezifischen Achsen ein durchgehendes Basisprofil, in das die Antriebs- und Umlenkelemente integriert sind, was zu einem optimalen Hub-Gesamtlängen-Verhältnis führt. Sie weisen eine optimale Abdichtung, typenabhängig zum Beispiel durch Filz- oder Lippenabstreifer oder ein speziell geformtes Abdeckband, auf. Eine Verwendung von Seitendichtungen, Faltenbälgen oder Abdeckblechen ist zudem auch typenabhängig optional möglich.
Die kundenspezifischen Linearachsen gibt es in verschiedenen Baureihen, dazu zählen die Kompaktachsen (AXC, AXF), Parallelachsen (AXDL), Lineartische (AXLT), Präzisionsachsen (AXBG), Linearmotorachsen (AXLM) und Schwerlastachsen (AXS). Erst- und letztgenannte Achsentypen werden in diesem Beitrag genauer ausgeführt.
AXC-Linearachsen
Die AXC-Linearachsen sind Kompaktachsen basierend auf leichten, steifen Aluminiumprofilen. Es können fünf Baugrößen unterschieden werden, zudem stehen mit Zahnriemenantrieb, Zahnriemen-Ω-Antrieb und Spindelantrieb drei verschiedene Antriebsvarianten zur Auswahl. Als Führungssystem kann entweder eine Linearführung oder eine Laufrollenführung verwendet werden. Da sie innen im Profil liegen, sind alle Führungs- und Antriebskomponenten sehr gut geschützt.
Die Merkmale bzw. Eigenschaften, die den drei Antriebsvarianten der AXC-Linearachsen jeweils zugeschrieben werden können, sind in der Tabelle einsehbar.
Zahnriemenantrieb AXC_Z | Spindelantrieb AXC_S/T | Zahnriemen-Ω-Antrieb ACX_A |
• hohe Dynamik • Standardausführung mit Hohlwelle • kompakte Bauweise mit teilintegrierten Planetengetrieben möglich • Verbindung paralleler Achsen über Verbindungswellen | • Ausstattung mit spielfreien Kugelgewindetrieben oder Trapezgewindespindeln • unterschiedliche Spindelsteigungen wählbar • verstärkte Spindellagerung optional möglich • Umlenkriementrieb für begrenzten Einbauraum | • gut geeignet als Z-Achse für vertikale Bewegungen leichter und mittlerer Lasten • hohe Dynamik durch geringe bewegte Eigenmasse • Riemenscheibe und Umlenkräder im Antriebskopf integriert |
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Je nach Anwendung bietet sich die Verwendung eines Zahnriemen-, Spindel- oder Zahnriemen-Ω-Antriebs an.
AXS-Linearachsen
Es gibt vier Typen der Schwerlastachsen AXS, darunter werden die Portalachsen, Hubachsen, Trägerachsen und Teleskopachsen gefasst.
| Portalachsen | Hubachsen | Trägerachsen | Teleskopachsen | |
| Basis | Aluminium- oder Stahlprofile | Aluminiumprofile (Sonderausführung mit Stahlprofilen) | Aluminium- oder Stahlprofile | Aluminiumprofile |
| Baugrößen | 4 | 3 | 2 | 5 |
| Antriebsvarianten | Zahnriemenantrieb Zahnstangenantrieb |
Zahnstangenantrieb | Zahnstangenantrieb | Zahnriemen-Ω-Antrieb kombiniert mit Zahnriemenantrieb Zahnstangenantrieb kombiniert mit Zahnriemenantrieb |
| Führungssystem | zwei Linearführungen parallel* | zwei Linearführungen parallel, unterschiedliche Tischlängen | eine Linearführung, unterschiedliche Tischlängen | zwei Linearführungen parallel, unterschiedliche Tischlängen |
| geeignet für | hochsteife Profile für freitragenden Einsatz über große Distanzen | hohe dynamische Betriebskräfte Massen über 2.000 kg möglich |
Einsatz zweier paralleler Trägerachsen mit großem Abstand inklusive Tischen mit Toleranzausgleichssystem | begrenzte Platzverhältnisse horizontalen und vertikalen Einsatz hohe Verfahrgeschwindigkeiten bis 10 m/s |
| Merkmale | Längen bis 12 m (einteilig) Montage mehrerer unabhängig verfahrender Schlitteneinheiten auf einer Achse mit Zahnstangenantrieb möglich |
Vertikalhandling in Linien- und Flächenportalen optional Ausgleichszylinder bei sehr hohen Lasten und/oder Sicherheitsbremsen möglich |
Längen bis 12 m (einteilig) Montage mehrerer unabhängig verfahrender Schlitteneinheiten auf einer Achse möglich |
optional Ausgleichszylinder bei sehr hohen Lasten und/oder Sicherheitsbremsen möglich |
Portal- und Trägerachsen können bereits einteilig Längen bis zu zwölf Metern erreichen.
Sonderlösungen
Es gibt zahlreiche Möglichkeiten, auf Sonderlösungen von Linearachsen zurückzugreifen. So gibt es Achsen mit mehreren Tischen (zum Beispiel: Zahnriemenachsen mit mehreren Tischeinheiten), die miteinander verbunden sind oder unabhängig angetrieben werden. Ein weiteres Beispiel für eine Sonderachse ist ein Kugelbuchsentisch. Allgemein kann eine Sonderachse aber auch individuell nach Kundenanforderung gefertigt werden.
Standard-Linearachsen (AXE)
Die Standard-Linearachsen (AXE) besitzen einen Zahnriemen- oder Zahnriemen-Ω-Antrieb und gelten in der Anwendung als servicefreundlich und wartungsarm. Letzteres bedeutet, dass die Nachschmierung mithilfe von leicht zugänglichen Schmiernippeln im Schlittenteil der Linearachse erfolgt. Zudem ermöglicht der Einsatz von Kugelketten einen langzeitwartungsfreien Betrieb der Linearachsen. Vorteile dieser Standard-Linearachsen sind ihre innenliegenden Führungskomponenten: Die Führungen sind dementsprechend im Inneren vor direkten Verschmutzungen geschützt, zudem wird das Profil bei kleineren Größen vom Zahnriemen und bei größeren Ausführungen durch Abdeckband nach oben hin geschlossen. Charakteristisch ist auch ihr modulares Design, das Flexibilität in Bezug auf Herstellung bzw. Herstellungsorte bietet und daher schneller für die Kunden zur Verfügung steht, da nur Standardkomponenten verwendet werden. AXE-Achsen können des Weiteren horizontal ebenso wie vertikal eingesetzt werden.
Standard-Linearführungen sind in mehreren Baugrößen (von 40 als kleinste bis 160 als größte Ausführung), Führungssystemen und je nach Produkt mit Abdeckbändern erhältlich.
Für Standard-Linearachsen steht eine breite Auswahl an Zubehör zur Verfügung. Zum Zubehör zählen – ohne hier alle Teile aufzuzählen – Standardverbindungselemente wie Nutensteine oder Befestigungsleisten, darüber hinaus einstufige Planetengetriebe, Motoradapter, Kupplungen, Steckwellen und Endschalter.
Standard-Achs-Systeme
Standard-Achs-Systeme gibt es in den Varianten A und B, dabei bezeichnet die Variante B das größere System. Sie können als 3-Achs- oder 2-Achs-Systeme (in den Anordnungen XY oder YZ) ausgewählt werden. Ein Standard-Achs-System enthält alle Verbindungselemente, zum Beispiel zum Verbinden der Linearachsen miteinander und zur Befestigung der Energieketten. Zudem sind alle Standardhublängen auswählbar und auch Energieketten gehören bereits standardmäßig zum Lieferumfang eines Standard-Achs-Systems. Lediglich die Auswahl von Kupplungsglocken und Getrieben erfolgt separat.
Konfigurator für Linearachsen
Ein praktisches Hilfsmittel stellen die NTN-Online-Konfiguratoren für Standard-Linearachsen dar. Es können sowohl AXE-Einzelachsen als auch AXE-Achssysteme konfiguriert werden. Zum Generieren einer Einzelachse benötigt das Tool unter anderem die Eingabe von Faktoren wie Baugröße, Antriebsart und Verfahrweg. Um ein Achssystem zu modellieren, sind Angaben beispielsweise zu den Verfahrwegen und Tischpositionen von X, Y- und Z-Achse erforderlich. Die Online-Konfiguratoren zu den AXE-Einzelachsen und den AXE-Achssystemen sind jeweils auf der NTN-Website zu finden.
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