Drehantriebe Produktauswahl
Pneumatische Drehantriebe
Pneumatische Drehantriebe werden in Montageautomaten für präzise Stellaufgaben eingesetzt. Sie sind in den Standardwinkeln 90°, 180° oder bis zu 360° verfügbar und wandeln lineare Kolbenbewegungen in oszillierende Drehbewegungen um.
Die meisten Antriebe arbeiten nach dem Zahnrad-Zahnstangen-Prinzip und erreichen einen mechanischen Wirkungsgrad von 90% bis 95%. Das durch den Zahnradspalt entstehende Spiel beträgt typischerweise etwa ein Grad und ist für die meisten Anwendungen unkritisch. Diese Antriebe eignen sich besonders für Positionieraufgaben, Spannvorrichtungen und Steuerungsaufgaben in industriellen Prozessen.
Drehantriebe für Prozessventile
Eine spezialisierte Kategorie von Drehantrieben hat sich für die Ansteuerung von Prozessventilen etabliert. Diese Antriebe werden hauptsächlich für grosse Kugelhähne und andere Prozessventile eingesetzt, obwohl sie auch für andere Anwendungen geeignet sind.
Die ISO-Norm 5211 definiert über 10 verschiedene Grössen, die zwischen verschiedenen Herstellern austauschbar sind. Beim Umschlüsseln ist auf die spezifischen Ausführungen zu achten. Zusätzlich können Schaltboxen montiert werden, um den Schaltzustand zu überwachen - auch diese sind in der Regel herstellerübergreifend kompatibel.
Einige Antriebe verfügen über einen Flansch für den Direktanbau von Namurventilen. Diese werden häufig von Zwischenhändlern angeboten, wobei auch grosse Pneumatikhersteller sie zur Sortimentserweiterung relabeln.
Drehflügelantrieb
Der pneumatische Drehflügelantrieb ist für schnelle Schliess- und Öffnungsbewegungen optimiert. Mit der richtigen Konfiguration lassen sich Schaltzeiten von etwa 30 ms erreichen.
Diese Antriebe sind kostengünstiger als Zahnrad-Zahnstangen-Varianten, haben jedoch eine kürzere Lebensdauer. Ihr mechanischer Wirkungsgrad liegt bei 75% bis 85% und ist damit geringer als bei Zahnstangenantrieben.
Elektrische Drehantriebe
Elektrische Drehantriebe setzen auf Schrittmotor- oder Servotechnik mit integrierten Encodern, um wiederholgenaue Positionierungen im Bereich von wenigen Hundertstel Grad zu ermöglichen. Viele Modelle unterstützen kontinuierliche 360°-Drehungen und erreichen durch hohe Beschleunigungen kurze Taktzeiten.
Statt Druckluft benötigen sie lediglich eine elektrische Energieversorgung und lassen sich direkt über Feldbus- oder I/O-Controller ansteuern. Batterielose Absolut-Encoder verkürzen die Inbetriebnahmezeiten, da Referenzfahrten entfallen und gespeicherte Zielpositionen sofort wiederhergestellt werden.
Im Vergleich zu pneumatischen Varianten entfallen Luftverluste, Schmierung und Kondensatmanagement. Dafür sind elektrische Antriebe anfälliger für Überlastungen durch Drehmomentbegrenzung, benötigen Schutz vor Staub und Vibrationen und sind in der Anschaffung meist teurer. Sie überzeugen, wenn präzise Winkelprofile, flexible Verfahrprogramme oder eine dichte Integration in digitale Automatisierungsumgebungen gefordert sind.
Drehantriebe - Technische Grundlagen
Pneumatische Schwenkantriebe wandeln Druckluft, die einen Zylinderhub erzeugt, in eine oszillierende Drehbewegung um. Sie finden Anwendung in industriellen Bereichen wie Fördern, Spannen, Positionieren und Steuern von Prozessventilen. Wie andere pneumatische Komponenten sind sie langlebig, kompakt, kraftvoll und können in explosionsgefährdeten Umgebungen eingesetzt werden.
Zahnstangen-Ritzel-Antrieb
Bei Zahnstangenantrieben greift ein Kolben mit Zähnen in ein kleines Zahnrad (Ritzel). Die Ein- und Ausfahrbewegung des Kolbens dreht das Ritzel und die Abtriebswelle.
Eine doppelte Zahnstangeneinheit mit Zahnstangen auf gegenüberliegenden Seiten des Ritzels verdoppelt das Abtriebsdrehmoment.
Diese Antriebe bieten die grössten Drehmoment- und Drehbereiche. Da sie über ihre gesamte Lebensdauer arbeiten, ist Verschleiss an den Getrieben üblich, was im Laufe der Zeit zu leicht steigendem Spiel führen kann. Für präzise Positionierung kann eine Version mit zwei Zahnstangen verwendet werden, die durch eine Gegenkraft das Verdrehspiel vollständig eliminiert. Im Gegensatz zu Druckluftzylindern können Zahnstangen-Schwenkantriebe auch Seitenlasten aufnehmen.
Drehflügelantrieb (Aufbau)
Drehflügelantriebe bestehen aus einer zylindrischen Kammer mit einem Drehflügel auf einer zentralen Welle. Luftdruck auf einer Seite des Flügels zwingt diesen zur Drehung, bis er das Ende des Drehwinkels erreicht.
- Einflügel-Ausführung: Die Drehbewegung ist typischerweise auf 280° begrenzt.
- Doppelflügel-Ausführung: Die Bewegung ist meist auf 90° oder 100° begrenzt, bietet aber die doppelte Kraft.
Die Welle ist mit kleinen Buchsenlagern ausgestattet, die nur leichte Lasten aufnehmen können. Drehflügelantriebe werden häufig zum Spannen, Übertragen oder Positionieren von leichten Lasten eingesetzt.
Elektrische Schwenkantriebe
Elektrische Schwenkantriebe kombinieren einen kompakten Motor mit einer spielfreien Getriebestufe und arbeiten mit fest codierten Winkeln oder frei programmierbaren Kurven. Hohe Drehzahlen bis zu mehreren Hundert Grad pro Sekunde und Beschleunigungen im Bereich von 3000°/s² sind möglich, ohne dass Drehschwingungen in die Mechanik eingeleitet werden müssen.
Moderne Antriebe verfügen über Absolut-Encoder, die ihre Position auch nach einem Netzabschaltvorgang halten. In Mehrfach-Controller-Konzepten lassen sich bis zu 16 Achsen automatisch erkennen und synchron bewegen, was für komplexe Handhabungs- und Pick-and-Place-Aufgaben Vorteile bringt.
Vergleich: Pneumatisch vs. elektrische Drehantriebe
Pneumatische Drehantriebe erreichen hohe Drehmomente und bleiben selbst bei schmutziger oder explosionsgefährdeter Umgebung zuverlässig. Sie benötigen jedoch eine effiziente Druckluftversorgung, deren Wartungsaufwand (Filter, Schmierung, Entwässerung) laufende Kosten verursacht.
Elektrische Schwenkantriebe eliminieren Medienverluste, liefern exakte Wiederholpositionen und lassen sich mit Motion-Profilen programmieren. Ihre Leistungsfähigkeit hängt von der verfügbaren elektrischen Leistung ab, und sie reagieren empfindlicher auf Überlastungen, Feuchtigkeit oder starke Temperaturwechsel.
Für viele Anlagen lohnt sich ein hybrider Ansatz: Pneumatik übernimmt robuste Greif- und Spannaufgaben, während elektrische Achsen die dynamische, frei programmierbare Positionierung realisieren. So lassen sich Taktzeit, Präzision und Energieverbrauch bedarfsgerecht ausbalancieren.
