Linearachsen mit Zahnstange: Profis für lange Hübe & schwere Lasten

Je nach Applikation werden Linearachsen entweder durch einen Zahnriemen, eine Zahnstange oder einen Kugelgewindetrieb ausgestattet. Welches Antriebssystem das richtige ist, hängt von den individuellen Anforderungen der Anwendung ab. Geht es um lange Hübe, schwere Lasten oder den Einsatz mehrerer unabhängiger Laufwagen sind zahnstangengetriebene Linearachsen die Technologie der Wahl. Sie bringen die notwendige Steifigkeit mit, um große Massen über weite Strecken punktgenau zu positionieren und bieten zudem die Möglichkeit, jeden Schlitten unabhängig zu bewegen.

Vorteile von zahnstangengetriebenen Linearachsen:

• Potenziell unendliche Hübe
• Schwere Lasten bis zu 2.000 kg nach Katalog
• Mehrere unabhängige Laufwagen auf einer Achse

Linearachsen mit Zahnstange eignen sich ideal zum Überbrücken großer Entfernungen sowie zum Handling schwerer Lasten

Ein Zahnstangenantrieb besteht aus einer Zahnstange und einem Zahnrad, dem sogenannten Ritzel. Zahnstange und Ritzel greifen ineinander und sorgen so für einen Wechsel zwischen einer Translations- und Rotationsbewegung. Linearachsen mit Zahnstange können potenziell unendliche Hübe überwinden und sich so mühelos zwischen verschiedenen Prozesspunkten und Bearbeitungsstationen hin und her bewegen. Das ist vor allem für die XYZ-Konfigurationen bei kartesischen Gantry-Systemen von Vorteil. Ab einer Länge von mehr als acht Metern ist ein Zahnstangenantrieb ratsam. Zwar realisieren auch Riemenantriebe Hübe von bis zu zwölf Metern, doch aufgrund der Elastizität des Riemens kann es dabei unter Umständen zu Ungenauigkeiten kommen. Mit Beschleunigungen bis 10 m/s2 sowie Geschwindigkeiten bis 4 m/s sind Zahnstangenantriebe auch für hochdynamische Anforderungen eine hervorragende Lösung.

Einsatzbereiche von Linearachsen mit Zahnstange und Ritzel

Ob als Einzelachse oder zum Bau von Mehrachssystemen: Linearachsen mit Zahnstangenantrieb werden in einer Vielzahl an Anwendungen eingesetzt, beispielsweise

• XYZ-Konfigurationen in kartesischen Gantry-Systemen
• Pick & Place-Systeme mit langen Hüben
• Verpackungs- und Produktionslinien
• Verkettungssysteme
• Mehrachssysteme, z. B. zur Bestückung mehrerer Bearbeitungsstationen
• Montagevorgänge
• Siebte Achsen für Industrieroboter
  

Mehrere Läufer mit jeweils eigenem Antrieb

In Mehrachssystemen betreffen die langen Hübe in der Regel die Y-Achse. Die Möglichkeit, mehrere Läufer mit jeweils eigenem Antrieb vorzusehen, erlaubt dabei zahlreiche unabhängige vertikale Z-Achsen. Die Läufer sind in der Lage, Lasten einzeln oder in Gruppen von mehreren Einheiten zu bewegen und verschiedene Bereiche des Produktionsprozesses auf unterschiedliche – und spezifische – Weise zu versorgen. Beispielsweise ist es möglich, einen Zahnstangenantrieb auf der Y-Achse mit einer synchronisierten X-Achse und einer unabhängigen Z-Achse oder anderen spezifischen Kombinationen zu verwenden. Je nach Länge und Anwendung können dabei beliebig viele Läufer gleichzeitig und unabhängig voneinander bewegt werden. Das ist vor allem für Verkettungssysteme oder Pick-and-Place-Lösungen mit einer Vielzahl an vertikalen Z-Achsen interessant.

Die Rollon Tecline: Lange Hübe, hohe Dynamik, große Belastbarkeit

Eine besonders hohe Funktionalität und Leistungsfähigkeit bieten die zahnstangengetriebenen Linearachsen der Rollon Tecline. Die Linearachsen verfügen über ein selbsttragendes Profil aus stranggepresstem, eloxiertem und gehärtetem Aluminium und sind mit einem doppelten Führungssystem sowie einem Zahnstangenantrieb ausgestattet. Sie erreichen Geschwindigkeiten von bis zu 4 m/s und Beschleunigungen von bis zu 10 m/s² und gewährleisten so eine präzise, schnell und leise funktionierende Handhabung schwerer Lasten – ideal zum Aufbau von 2- oder 3-achsigen kartesischen Systemen. Die Schwerlastachsen der Tecline garantieren einen wartungsarmen Betrieb, eine lange Lebensdauer sowie eine geringe Geräuschentwicklung und bieten auch in verschmutzten Umgebungen eine hohe Zuverlässigkeit.

Die Rollon Tecline auf einen Blick:

• Hohe Tragfähigkeit
• Geeignet für sehr lange Hübe
• Mehrere unabhängige Wagen
• Geringe Geräuschentwicklung
• Einfache und schnelle Montage
• Wartungsarmer Betrieb
• Lange Lebensdauer
• Optimale Zuverlässigkeit auch in verschmutzten Umgebungen

Verfahrachsen mit Zahnstangenantrieb

Auch im Bereich der 7. Achse kommen zahnstangengetriebene Linearachsen zum Einsatz. Ein Siebte-Achse-System (Robot Transfer Unit / RTU) mit Zahnstangenantrieb erweitert den Betriebsbereich eines jeden Roboters von bis zu 1.500 kg. Dabei verfährt er auf einer Linearachse und kann so Aufgaben an mehreren Orten übernehmen. Durch einfaches Verbinden mehrerer Profile kann die Länge der Verfahrachsen beliebig erweitert und damit die Reichweite des Roboters nahezu unendlich erhöht werden. Grundsätzlich gilt: Je mehr Arbeitsstationen im Prozess angefahren werden, desto mehr spart der Anwender durch die Kombination aus Roboter und Linearachse im Vergleich zu zwei oder mehreren Einzelrobotern.

Der Zahnstangenantrieb ermöglicht es, schweren Lasten standzuhalten und potenziell unendliche Hübe zu erreichen. Der Laufwagen bewegt sich auf zwei parallelen Rollenumlaufführungen mit mehreren Blöcken, die so positioniert sind, dass sie alle auftretenden Lasten und Momente tragen können. Gehärtete und geschliffene schrägverzahnte Zahnstangen aus Stahl sorgen für eine hohe Belastbarkeit sowie geringe Geräuschentwicklung.

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