Pneumatik oder elektrischer Antrieb? Vor dieser Frage stehen viele Anwender in Qualitätssicherung und Prüftechnik. Elektrische Achsen kosten zunächst mehr als ein Zylinder mit Ventil – doch sie bieten Funktionen, die mit Pneumatik kaum oder gar nicht möglich sind, und machen sich deshalb oft schnell bezahlt. Dieser Beitrag vergleicht beide Ansätze und gibt Tipps für den Einsatz elektrischer Antriebe im Prüfstand.
Auf einen Blick
- Pneumatik: günstig, schnell verfügbar, ideal für einfache Bewegungen zwischen zwei Endlagen.
- Elektrische Achsen: Geschwindigkeit, Position, Beschleunigung und Kraft lassen sich genau und reproduzierbar vorgeben.
- Ausstattung: Servomotor, Mechanik (Schlitten oder Spindel), Geber, Antriebsregler und Kabel.
- Für Prüfstände: One-Cable-Technik, Multiturn-Absolutwertgeber, robuste Kabel und Kleinspannung bis 50 V DC.
Pneumatik: der klassische Einstieg
Die Vorteile pneumatischer Antriebe liegen auf der Hand:
- geringe Kosten und schnell verfügbar – Ventil und Zylinder gibt es schon für wenige hundert Euro
- wenig Steuerungstechnik nötig, einfache Abläufe sind sogar rein pneumatisch lösbar
- viele Baugrößen für unterschiedliche Wege und Kräfte
- Druckluft ist in den meisten Betrieben ohnehin vorhanden
Für einfache Prüfaufgaben ist Pneumatik deshalb eine gängige Lösung. Im SMARTTESTER® System lassen sich pneumatische Aktuatoren über die Pneumatik-Module in den Prüfablauf einbinden – auch mit proportional einstellbarem Druck.
Wenn mehr Funktion gefragt ist
Schwierig wird es, wenn Prüflabore mehr Präzision und Funktionalität brauchen. Ganz oben auf der Wunschliste stehen meist:
- Einstellbare Geschwindigkeit: leicht anpassbar und reproduzierbar – im echten Gebrauch läuft auch nicht alles mit einer Geschwindigkeit.
- Exakte Positionen: um Toleranzen von Prüflingen auszugleichen und Bewegungen präzise auszuführen.
- Definierte Beschleunigung und Bremsung: mal sanft, mal mit Ruck.
- Auswertbare Daten: eine numerische Steuerung liefert Parameter für die Dokumentation.
- Integrierte Führung: eine einfache Kolbenstange verträgt auf Dauer keine Querkräfte.
Was ein elektrischer Antrieb braucht
All diese Funktionen sind mit elektrischen Antrieben möglich und meist schon in den Standardsteuerungen enthalten. Dafür braucht es:
- Einen Motor: Servomotoren gelten als besonders dynamisch und gut regelbar und erlauben dank hoher Leistungsdichte kompakte Bauformen.
- Die Mechanik: Linearachsen als Schlitten oder elektrischer Zylinder mit Spindel, Drehantriebe für rotative Bewegungen – sie leiten die Bewegung ein und stützen Kräfte und Momente ab.
- Ein Feedbacksystem: Ein Drehgeber meldet die Motorposition zurück und ermöglicht Weg- und Winkelmessung.
- Einen Antriebsregler: Die Leistungselektronik übernimmt die Positionierung.
- Die Kabel: Moderne Motoren nutzen Hybridkabel (One-Cable-Technik), die Gebersignal und Leistung in einem Kabel vereinen. Das vereinfacht die Verkabelung erheblich.
Große Unterschiede gibt es bei der Bedienung: Achten Sie auf eine Software, in der sich Parameter leicht und intuitiv einstellen lassen.
Software erweckt Antriebe zum Leben
Eine moderne Steuerung kann weit mehr als die genannten Grundfunktionen – und weil Software ständig weiterentwickelt wird, kommen per Update oft neue Funktionen hinzu, ohne neue Hardware.
Manche Systeme können zum Beispiel während einer laufenden Prüfung die Regelung abschalten. Eine elektrische Drehachse lässt sich dann von außen antreiben, ohne dass der Motor blockiert oder Schleppfehler auftreten. Mit Multiturn-Absolutwertgebern gehen dabei keine Positionen verloren, und der Antrieb startet nach einer Unterbrechung präzise neu. So lassen sich Drehantriebe sogar als Bremse einsetzen, die im Prüfaufbau eine Last simuliert – eine Anwendung, die mit Pneumatik nicht denkbar wäre.
Tipps für elektrische Antriebe im Prüfstand
Servomotoren und Aktuatoren stammen aus dem Maschinenbau und sind ausgereift. Ein Prüfstand stellt aber andere Anforderungen als eine Fertigungsanlage – vor allem, wenn er oft umgebaut wird:
- One-Cable-Technik nutzen: Nur ein Kabel pro Antrieb spart Installationsaufwand und Platz.
- Multiturn-Absolutwertgeber wählen: Sie behalten ihre Position auch stromlos. Die lästige Referenzfahrt vor Prüfbeginn und die Abfrage von Endlagen entfallen.
- Robuste Kabel einsetzen: Anders als in der Produktion werden Kabel im Prüfstand oft umgesteckt. Schleppkettenfähige Kabel sind besonders robust, aber teurer und etwas sperriger.
- Kleinspannung bevorzugen: Für leicht zugängliche, oft veränderte Aufbauten eignen sich Systeme mit bis zu 50 V DC. Die Leistung ist begrenzt, reicht aber für viele Prüfaufgaben – und das Risiko für Bediener ist deutlich geringer. Mehr zur Sicherheit im Beitrag Welche Ausstattung man für sichere Testszenarien benötigt.
Die Servotechnik-Module des SMARTTESTER® Systems setzen genau das um: Sie steuern zwei oder vier elektrische Antriebe, arbeiten mit 48 V Gleichspannung und bis zu 8 A, nutzen One-Cable-Technik und schalten Antriebe im Notfall per Safe Torque Off (STO) sicher ab.
Häufige Fragen zu elektrischen Achsen
Wann reicht ein pneumatischer Antrieb aus?
Wenn ein Bauteil nur zwischen zwei Endlagen bewegt werden muss und Geschwindigkeit, Zwischenpositionen und Beschleunigung keine Rolle spielen. Für solche Aufgaben ist Pneumatik günstig und schnell umgesetzt.
Was sind die Vorteile elektrischer Achsen in der Prüftechnik?
Geschwindigkeit, Position, Beschleunigung und Kraft lassen sich genau und reproduzierbar vorgeben. Die Steuerung liefert zusätzlich Daten für die Dokumentation, und per Software kommen neue Funktionen hinzu.
Was ist ein Multiturn-Absolutwertgeber?
Ein Geber, der die absolute Position über mehrere Umdrehungen auch ohne Strom speichert. Dadurch entfällt die Referenzfahrt vor Prüfbeginn.
Warum 48 V statt Netzspannung?
Kleinspannung senkt das Risiko für Bediener, etwa bei beschädigten Kabeln. Für die meisten Prüfaufgaben reicht die Leistung von 48-V-Antrieben vollkommen aus.
Kann ich Pneumatik und Elektrik in einem Prüfaufbau kombinieren?
Ja. Im SMARTTESTER® System lassen sich Pneumatik- und Servotechnik-Module beliebig kombinieren und in einem gemeinsamen Prüfablauf steuern.
Fazit
Ob Geschwindigkeit, Beschleunigung oder Position: Elektrische Antriebe machen einen Prüfstand vielseitiger und erleichtern Anwendung und Dokumentation. Weil die Bedienung über moderne Software läuft, ist die einst komplizierte Technik heute einfach zu nutzen – und wächst mit jedem Update. Welcher Antrieb zu Ihrer Prüfaufgabe passt, schlägt Ihnen der Aufgaben-Assistent im Konfigurator vor.
