Portal, Ausleger oder bewegter Arm? So wählen Sie das richtige Mehrachssystem
Ein Mehrachssystem (oft auch kartesischer Roboter oder Linearroboter genannt) kombiniert zwei oder drei Linearmodule zu einer XY- oder XYZ-Einheit. Die einzelnen Achsen sind wichtig – entscheidend für Steifigkeit, Arbeitsraum, Zugänglichkeit und Kosten ist jedoch die Bauform, die sie verbindet. Dieser Leitfaden vergleicht die drei gängigen Bauformen – Portal, Ausleger und bewegter Arm – und zeigt, wie Sie die richtige auswählen.
Die kurze Antwort
- Portal (Gantry): Die Y-Achse liegt an beiden Enden auf zwei parallelen X-Achsen auf. Die Wahl für große Arbeitsräume, lange Hübe, höhere Lasten und maximale Steifigkeit.
- Ausleger (Cantilever): Die Y-Achse wird von einer X-Achse getragen und kragt einseitig aus. Die Wahl für kompakte Zellen, freien Zugang von drei Seiten und mittlere Lasten.
- Bewegter Arm: Der Arm selbst fährt quer zur Basisachse aus und ein, die Vertikalachse bewegt sich als Säule. Die Wahl, wenn das Werkzeug von einer Seite in eine Maschine oder Vorrichtung greifen soll, während die Basis außerhalb bleibt.
Portalsysteme
Da der Querbalken auf zwei Basisachsen aufliegt, bleiben Durchbiegung und Schwingungen auch bei langen Y-Hüben und schweren Werkzeugen gering. Portale sind die Standardlösung für Dosieren, Palettieren, großformatiges Handling und die Beladung von Werkzeugmaschinen.
- Portal mit Kugelgewindetrieb – z. B. MX-GT3-BS-01: X-Hub 100–1250 mm, ±0,01 mm Wiederholgenauigkeit auf allen Achsen, bis 1000 mm/s.
- Langhub-Hybridportal – z. B. MX-GT3-HB-02: Basisachse mit Zahnriemen, 600–3050 mm Hub und 2000 mm/s, kombiniert mit Y- und Z-Achse mit Kugelgewindetrieb.
- Synchronportal mit Doppel-X-Achse – z. B. MX-DX2-HB-01: Beide X-Achsen werden synchron angetrieben, sodass der Balken auch bei hoher Beschleunigung rechtwinklig bleibt.
Zu beachten: Der Platzbedarf ist größer, beide X-Achsen müssen auf einer ebenen, parallelen Unterkonstruktion ausgerichtet werden, und bei zwei X-Motoren müssen die Antriebe synchronisiert werden (elektronische Gantry-Funktion oder mechanische Verbindungswelle).
Auslegersysteme
Ein Auslegersystem benötigt nur eine Basisachse und ist daher kompakter und meist wirtschaftlicher. Der Arbeitsraum bleibt von drei Seiten zugänglich, was manuelles Beladen, die Anbindung von Förderbändern und die Wartung vereinfacht.
- MX-CT3-BS-01: X 100–1250 mm, Y 100–650 mm, Z 100–500 mm, ±0,01 mm Wiederholgenauigkeit, Traglast bis 12 kg.
- MX-CT3-IB-01: Module mit integrierter Führung für besonders kompakte XYZ-Einheiten, 50–1100 mm Hub, 500 mm/s.
Die Grenze ist die Auskragung: Je weiter die Y-Achse ausfährt und je schwerer die Last an ihrem Ende ist, desto größer werden das Biegemoment auf der Basisachse und die Durchbiegung am Werkzeug. Bei langen Y-Hüben oder schweren Greifern ist ein Portal meist die sicherere Wahl.
Systeme mit bewegtem Arm
Beim bewegten Arm fährt das Armmodul als Ganzes teleskopartig quer zur Basisachse aus, die Z-Achse ist als bewegte Säule ausgeführt. So kann das Werkzeug in eine Presse, eine Prüfvorrichtung oder eine Maschinenöffnung greifen, während Basis und Großteil der Konstruktion außerhalb bleiben. Beispiel: MX-MA3-BS-01 mit Kugelgewindetrieb auf X, Y und Z und ±0,01 mm Wiederholgenauigkeit.
Die Reichweite kostet Traglast: Beim MX-MA3-BS-01 sinkt die zulässige Traglast von 8 kg bei 100 mm Y-Hub auf 2 kg bei 500 mm. Systeme mit bewegtem Arm eignen sich daher für leichte Werkzeuge und moderate Geschwindigkeiten; legen Sie sie immer anhand der Traglasttabelle für den gewählten Hub aus.
Vergleich
| Portal | Ausleger | Bewegter Arm | |
|---|---|---|---|
| Steifigkeit | Am höchsten | Mittel, abhängig von der Auskragung | Mittel, abhängig von der Reichweite |
| Arbeitsraum | Groß, lange Hübe | Klein bis mittel | Klein bis mittel |
| Zugang zum Arbeitsraum | Von den Stirnseiten | Von drei Seiten | Werkzeug greift von einer Seite hinein |
| Platzbedarf | Am größten | Kompakt | Kompakt, Basis außerhalb des Arbeitsraums |
| Typische Aufgaben | Dosieren, Palettieren, Maschinenbeladung, großformatiges Handling | Pick-and-Place, Prüfen, Schrauben, kompakte Montagezellen | Beladen von Pressen, Prüfvorrichtungen und Maschinen |
Checkliste für die Auswahl
- Arbeitsraum – benötigte X-, Y- und Z-Hübe plus Sicherheitsweg an den Enden.
- Last und Lastschwerpunkt – Masse von Greifer, Werkzeug und Teil sowie deren Abstand zur Achse (daraus entstehen die Momente, die zwischen Ausleger und Portal entscheiden).
- Genauigkeit – ±0,01 mm erfordert Achsen mit Kugelgewindetrieb; bei ±0,04 mm ermöglicht eine Basisachse mit Zahnriemen längere Hübe und höhere Geschwindigkeit.
- Taktzeit – Verfahrwege, Beschleunigung und Verweilzeiten pro Zyklus.
- Zugang und Integration – wo Teile zu- und abgeführt werden, wo Bediener und Förderbänder sind, wie Kabel und Schläuche geführt werden (Energieketten).
- Vertikalachse – eine Z-Achse mit Kugelgewindetrieb und Motorbremse hält die Last auch im stromlosen Zustand sicher.
- Unterkonstruktion – ein Portal benötigt zwei ausgerichtete, parallele Auflageflächen.
Zur Antriebsart der einzelnen Achsen siehe unseren Leitfaden Kugelgewindetrieb oder Zahnriemen.
Häufige Fragen
Was ist der Unterschied zwischen kartesischem Roboter und Portalroboter?
Ein kartesischer Roboter ist jedes System aus rechtwinklig angeordneten Linearachsen (X, Y, Z). Ein Portalroboter ist eine Bauform davon, bei der die Y-Achse an beiden Enden gelagert ist. Auch Ausleger- und Armsysteme sind kartesische Roboter.
Kann ein Auslegersystem so genau sein wie ein Portal?
Die Wiederholgenauigkeit der Achsen ist gleich (z. B. ±0,01 mm bei Kugelgewindetrieb). Der Unterschied liegt in der Durchbiegung unter Last: Bei großer Auskragung oder schwerem Werkzeug verschiebt sich die Werkzeugposition beim Ausleger stärker als beim Portal.
Lassen sich die Achsen frei kombinieren?
Ja. Viele Systeme nutzen eine Basisachse mit Zahnriemen für lange, schnelle Wege und Achsen mit Kugelgewindetrieb für Y und Z, wo Genauigkeit und Haltekraft zählen.
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