Positioniermechanismen

Positioniermechanismen sind Systeme, die dazu dienen, Bauteile oder Werkzeuge in einer definierten Raumposition präzise zu positionieren und zu halten. Sie vereinen Antriebe, Führungen und Mess- bzw. Regelungselemente, um eine gewünschte Lage mit definierter Genauigkeit und Wiederholbarkeit zu erreichen.

Sie gliedern sich in lineare und rotatorische Positioniersysteme sowie kombinierte Bauformen. Typische Komponenten sind lineare Führungen (Kugel- oder Rollenführungen), Schraub- oder Zahnstangenantriebe, sowie Aktoren wie elektrische, hydraulische oder pneumatische Antriebe. Piezoelektrische Aktuatoren ermöglichen sehr feine Positionierungen. In Präzisionssystemen werden Antrieb, Führung und Rückmeldesystem eng miteinander abgeglichen.

Als Rückkopplung dienen Sensoren wie lineare Encoder, Skalen- oder interferometrische Messsysteme und in manchen Fällen Lasersysteme. Die Regelung erfolgt meist in Closed-Loop mit Regelalgorithmen (z. B. PID) oder spezialisierten Servo-Steuerungen. Wichtige Leistungskennwerte sind Auflösung, Genauigkeit, Wiederholgenauigkeit, Backlash, Steifigkeit und störungsanfällige Effekte wie Hysterese und Temperaturabhängigkeit.

Anwendungen finden sich in der Fertigung (CNC, Montage), der Messtechnik, Optik- und Lasertechnik, der Halbleiter- und Mikrofertigung, sowie in medizinischen Geräten und Laborrobotern.

Wesentliche Designentscheidungen betreffen Tragfähigkeit, Geschwindigkeit, Umgebungsbedingungen, Genauigkeitsanforderungen, Kosten und Wartungsaufwand. Eine sorgfältige Kombination aus passenden Antrieben, Führungen, Rückkopplung und Steuerung ist entscheidend für Leistung und Zuverlässigkeit.