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DER KONSTRUKTEUR 4/2018

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ANTRIEBSTECHNIK LIVE@

ANTRIEBSTECHNIK LIVE@ DEN LICHTBOGEN BEHERRSCHEN PRODUKTE UND ANWENDUNGEN Kugelgewindetriebe sind universelle mechanische Antriebselemente und werden immer wieder anspruchsvollen Anforderungen gerecht. So auch in Leistungsschaltern, die Spannungen bis 1 500 kV lenken. Unabhängig von seiner Position im Stromnetz hat ein Leistungsschalter zwei Aufgaben: Das tägliche Schalten von Leitungen im normalen Betrieb und die Unterbrechung der Stromversorgung im Falle einer Überlastung oder eines Kurzschlusses. Ein Leistungsschalter ist ein mechanisches Schaltgerät und muss in der Lage sein, innerhalb von Sekundenbruchteilen Leistungen von mehreren Gigavoltampere zu bändigen. Das Unterbrechen des Stromflusses führt bei jedem Schalter zu einem Spannungsüberschlag zwischen den beiden Kontakten. Es bildet sich ein Lichtbogen mit enormer Energie. Bei Temperaturen DIE VERSCHLEISSFREIEN KUGEL- GEWINDETRIEBE KÖNNEN GROSSE LASTEN ZUVERLÄSSIG BEWEGEN von über 50 000 °C und einem Volumen von weniger als einem Liter, können Drücke von bis zu 100 MPa auftreten. Das dabei ionisierte Gas (Plasma) leitet nicht nur weiterhin Strom, sondern reduziert die Lebensdauer des Bauteils. Bei starken Strömen kann es den Schalter sogar zerstören. Leistungsschalter sind so konstruiert, dass der beim Öffnen der Schaltkontakte entstehende Lichtbogen schnell und ohne Beschädigung des Schalters gelöscht und damit der Stromfluss unterbrochen wird. KALTGEWALZTE KUGELGEWINDETRIEBE KOMMEN INS SPIEL Ein global führender Energietechnikkonzern suchte eine zuverlässige Antriebslösung, um die schweren Metallkontakte in den Leistungsschaltern blitzschnell voneinander zu trennen. Bei der Eichenberger Gewinde AG wurde er fündig. Die robusten kaltgewalzten Kugelgewindetriebe aus Burg (CH), werden im Gewinderollverfahren in großen Serien hergestellt. Dabei werden Rauheitswerte um Rz 1.0 auf den Gewindeflanken und im Grundradius erreicht. Der Rollreibungskoeffizient beträgt bei Stahlkugeln 0,003 bis 0,001 gegenüber von Gleitreibung Stahl auf Stahl (geschmiert) 0,1 bis 0,05. Die hervorragenden Gleiteigenschaften des kaltgerollten Kugelgewindetriebs sorgen für minimalen Abrieb und bieten wenig Angriffsfläche für Verschmutzung. Ein Hochspannungs-Kurzschluss hat bereits nach 5 ms seinen maximalen Wert erreicht. Eine Unterbrechung der Stromversorgung im Falle eines Kurzschlusses wird zum Glück selten gefordert. Wenn dieser Fall aber unerwartet auftritt, ist die absolute Zuverlässigkeit der mechanischen Antriebselemente unabdingbar. Der Kugelgewindetrieb Typ Carry bietet hier in der Anwendung höchste Funktionssicherheit mit enormer Leistungskraft (Wirkungsgrad > 0,9) und Robustheit. Zwei massive Schubstangen sind beidseitig fest mit der maßgefertigten Mutter, auch als Mitnehmer bezeichnet, verbunden. Diese beiden Hebel setzen die riesigen, unter Federdruck stehenden Schlaganker in Bewegung, die den Metallkontakt extrem schnell trennen. Trotz widrigsten Wetterbedingungen und starken Temperaturunterschieden erfüllt der kaltgerollte Kugelgewindetrieb zuverlässig seinen Auftrag. ANWENDUNGSANFORDERUNGEN ERFÜLLT Die kundenspezifischen Vorgaben an den Kugelgewindetrieb mit eingebautem Kundeninterface in der Mutter präsentierten sich anspruchsvoll und vielfältig. Im Bezug auf Axialkraft und Geometrie wurden höchste Ansprüche gestellt. Die tribologischen Aspekte wie Reibung, Verschleiß und Schmierung wurden als wichtige Voraussetzungen aufgeführt, die es zu erfüllen galt. Die knifflige Aufgabe, das Äußere des Mutternkörpers den speziellen Schnittstellenanforderungen und den kinematischen Bedingungen anzupassen, stellte sich als besonders anspruchsvoll heraus. Aufgrund der Gesamtheit der Forderungen wurden für den weltweiten Einsatz verschiedenste Dimensionen des Kugelgewindetriebs Carry bestehend aus der kaltgerollten Gewindespindel und der spezifischen Mitnehmer-Mutter entwickelt. Bilder: Eichenberger, psdesign1/Fotolia.de www.gewinde.ch 48 DER KONSTRUKTEUR 4/2018

ANTRIEBSTECHNIK AUF KLEINSTEM RAUM EINFACH UND PRÄZISE VERFAHREN LIVE@ Die Automatisierung von Produktionsprozessen wird für den Maschinenbau immer wichtiger, um Produkte schnell und preiswert herzustellen. Daher hat Igus das kompakte Drylin-E-Raumportal entwickelt. Es ist schmier- sowie wartungsfrei und eignet sich für Anwendungen in der Medizintechnik mit hohen Sicherheitsanforderungen, bei Aufgaben in der Mikroelektronik oder für Pick-and- Place-Aufgaben bei Kleinstserien. In einem geringen Arbeitsraum von 400 x 400 x 100 mm kann die Komplettlösung Lasten bis zu 2,5 kg bei maximalen Geschwindigkeiten von bis zu 0,5 m/s tragen. Zwei Drylin ZLW Zahnriemenund eine Drylin GRW Zahnstangenachse sorgen dabei für eine präzise Führung und einen schmierfreien Lauf, dank Gleitelementen aus Hochleistungskunststoffen. Optional sind auch Anschlusselemente für Konstruktionsprofile verfügbar. Das Portal wird anschlussfertig mit NEMA17/23-Schrittmotoren und Encoder geliefert. ENERGIEHANDLING BIS 560 VOLT DC LIVE@ Auch Drive Controller mit Anschlussspannung von 230 V AC müssen nicht ohne eine aktive Gleichstromzwischenkreis-Erweiterung auskommen: Mit dem Speicher-Manager KSM 4.0 bietet Michael Koch ein universelles Gerät, das den Energiehaushalt des Drive Controllers managt. Als Speichermedien dienen dabei Elektrolyt- Kondensatoren, Doppelschichtkondensatoren oder Batterien. Abhängig von den Anforderungen des Antriebs kann das passende aktive Energiemanagementsystem konfiguriert werden. Mit einem Spitzenstrom von 60 A und einer Spannung der ange-schlossenen Speichermedien bis 260 V DC erreicht er eine Leistung bis 15,6 kW. Bei höherer Leistungsanforderung ist mit Kondensatoren und Doppelschichtkondensatoren eine Parallelschaltung von mehreren Geräten möglich. Der zu versorgende Gleichstrom(zwischen)kreis hat eine Dauerspannung bis 540 V DC. Der klassische Einsatzfall ist das Managen von Bremsenergie als Pufferfunktion mit kurzen Zyklen und häufigen Wiederholungen. www.igus.de LEBENSERWARTUNG WEIT ÜBERTROFFEN LIVE@ Die Dünnringlager von Nachi, die im Mars-Rover Curiosity der Nasa verbaut sind, erweisen sich als langlebiger als erwartet. Die Gebrauchsdauer war ursprünglich auf zwei Jahre datiert, nun dauert die Marsmission schon mehr als fünf Jahre an. Die leichten Lager befinden sich im Antriebssystem des Rovers und arbeiten dort unter widrigen Bedigungen des Weltraums, wie z. B. Temperaturen zwischen -120 und 0 °C. Eine hohe Zuverlässigkeit bei langer Gebrauchsdauer weist der Hersteller auch für seine Standardwälzlager aus, z. B. für die universell einsetzbaren Rillenkugellager, Axialkugellager in Varianten für ein- oder beidseitige Lastaufnahme, Schrägkugellager, ein- und zweireihige Zylinderrollenlager, radiale und axiale Pendelrollenlager oder Kegelrollenlager. Ergänzend zu den Standardwälzlagern gibt es auch hochgenaue Präzisionslager mit minimiertem Lagerspiel, planparallel geschliffene, axial spielfrei gepaarte Wälzlager sowie Gehäuse- Wälzlager-Einheiten. www.nachi.de www.bremsenergie.de HYGIENISCHE STIRNRADGETRIEBE FÜR HOHE DREHZAHLEN LIVE@ Nord Drivesystems hat seine Nordbloc.1-Reihe um einstufige Getriebe für Anwendungen mit hohen Drehzahlen und Drehmomenten erweitert. Das FEM-optimierte Blockgehäuse der Getriebe sorgt für Festigkeit und Steifigkeit. Der Aufbau mit internen Verstärkungen sowie die Steifigkeitserhöhung des Getriebegehäuses sorgen für einen geräuscharmen Lauf. Alle Lager- und Dichtungssitze sind im Gussteil enthalten. So entfallen Trennfugen, die das Gehäuse schwächen können und Ölleckagen begünstigen. Das Gehäuse ist aus Aluminium und damit leicht und robust. Zusätzlichen Schutz bietet die optionale Oberflächenveredelung NSD TUPH. Die Lager sind großzügig dimensioniert und können hohe axiale und radiale Kräfte aufnehmen. Durch die glatte, leicht zu reinigende Gehäuse-Oberfläche eignen sich die Getriebe für hygienekritische Branchen wie der Lebensmitteloder Pharmaindustrie. Typische Einsatzgebiete sind Pumpen, Mischer und Lüfter sowie Fördertechnik-Anwendungen. www.nord.com DER KONSTRUKTEUR 4/2018 49