KEM Konstruktion 01-02.2018

MASCHINENELEMENTE

MASCHINENELEMENTE EINZELBAUTEILE Drehdurchführungen von Christian Maier machen eine Lösung mit verfahrbaren Druckluftmotoren möglich Sparen beim Rühren Für Betriebe, die unter Atex-Bedingungen Flüssigkeiten in einer Vielzahl an Behältern rühren müssen, hat PTM Mechatronics eine rationelle Lösung entwickelt: Statt eines Rührwerks pro Behälter wird ein verfahrbarer Druckluftmotor installiert, der sich die einzelnen Rührstäbe greift. Die knifflige Frage der Kraftübertragung löste dabei der Heidenheimer Drehdurchführungsspezialist Christian Maier. Jörg Beßler, Gebietsverkaufsleiter Südost, Christian Maier GmbH & Co. KG, Heidenheim Das Heidenheimer Unternehmen Christian Maier hat sich auf die Entwicklung und Herstellung von Drehdurchführungen spezialisiert Wer PTM Mechatronics besucht, findet sich in ländlicher Beschaulichkeit zwischen Augsburg und München wieder. Doch Idylle und Innovation sind hier keine Gegensätze – immerhin zählt das 1988 gegründete Unternehmen zu den weltweit gefragten Spezialanbietern, wenn es um Druckluftmotoren und Greifer für den Einsatz in besonderen Umgebungen geht. Pneumatische Motoren für die Verwendung in explosionsgefährdeten Bereichen etwa bei der Herstellung von Chemikalien und Lacken, meerwasserbestän - dige Antriebe für den Einsatz auf Bohrinseln oder in Tauchgeräten, Edelstahlmotoren für Rührwerke in der Lebensmittelproduktion sowie Greifer für unterschiedliche Anwendungen vom Roboter bis zum Reinraum: In all diesen Marktnischen genießen die Produkte und Lösungen des Egenhofener Unternehmens einen erstklassigen Ruf. „Die Vorteile des Druckluftmotors gegenüber dem Elektromotor liegen vor allem darin, dass keine Funken entstehen und das Material optimal an die Anforderungen im Einsatz angepasst werden kann“, erläutert Inhaber und Geschäftsführer Carsten Angermeyer. Radialkolben- statt Lamellenmotor Eine Besonderheit des Unternehmens ist die Motorentechnologie: Statt auf Lamellenmotoren setzt PTM Mechatronics auf Druckluftmotoren mit Radialkolben, die ähnlich wie bei einem Sternmotor um die Antriebswelle herum angeordnet sind und über eine Drehschiebersteuerung in Rotation versetzt werden. Dem Anwender bringt diese Bauart zwei bedeutende Vorteile: Schon bei nied - rigen Drehzahlen lassen sich hohe Drehmomente erzielen, und der Druckluftverbrauch ist im Vergleich zum Lamellenmotor um bis zu 90 % geringer. „Gerade bei Rührwerken in explosionsgeschützter Umgebung können unsere Radialkolbenmotoren ihre Vorteile ausspielen“, sagt Angermeyer. Das kraftvolle Drehmoment ermöglicht das Rühren zähflüssigerer Stoffe, und im häufig erforderlichen Dauereinsatz führt der niedrige Druckluftverbrauch zu Einsparungen bei den Energiekosten. Oft lagert in Betrieben eine Vielzahl an Flüssigkeitsbehältern, die intervallweise durchgerührt werden müssen – so etwa bei der Mischung von Farben, Chemikalien oder Duftstoffen. In solchen Fällen wäre die Anschaffung eines kompletten Rührwerks für jeden Behälter unverhältnismäßig teuer. Auf Basis eines Kundenprojekts, das genau diese Konstellation aufwies, entwickelte PTM Mechatronics ein effizientes Konzept: Zum Einsatz sollte ein einziger Motor kommen, der auf einer automatisch verfahrbaren Vorrichtung montiert und an der Antriebswelle mit einem pneumatischen Dreibacken-Greifer ausgerüstet wird. Der Motor positioniert sich abwechselnd über einem Behälter, greift den darin eingehängten Rührstab, mischt die Flüssigkeit über einen vorgegebenen Zeitraum durch und fährt dann zum nächsten Behälter weiter. Bild: Christian Maier Drehdurchführung ermöglicht Kraftübertragung Dabei stellte sich eine knifflige Aufgabe: Weil der rotierende Greifer auf der Antriebswelle befestigt ist, galt es, die Druckluft über ein Ventil am feststehenden Wellengehäuse in die rotierende Hohlwelle zu führen. Für diesen Zweck wird eine Drehdurchführung benötigt – ein technisch anspruchsvolles Produkt, auf dessen Entwicklung und Herstellung sich das Heidenheimer Unternehmen Christian Maier 70 K|E|M Konstruktion 01-02 2018

Bild: Christian Maier Bild: Christian Maier Der Druckluftmotor wird auf einer automatisch verfahrbaren Vorrichtung montiert und ist an der Antriebswelle mit einem pneumatischen Dreibacken-Greifer ausgerüstet Jörg Beßler, Gebietsverkaufsleiter Büro Südost bei Christian Maier, und Carsten Angermeyer, Inhaber und Geschäftsführer von PTM Mechatronics spezialisiert hat. „Angesichts der technischen Rahmenbedingungen war schnell klar, dass hier keine Standardlösung in Frage kommt“, erinnert sich Florian Maier, Geschäftsführer bei Christian Maier. Während sich die Vorgaben bei der Motorengeometrie mit konstruktiven Anpassungen umsetzen ließen, war für den Einsatz in explo - sionsgeschützter Umgebung ein größerer Aufwand erforderlich. Zulässig ist dort nur die Verwendung von Geräten mit Atex-Zertifizierung. Nachdem ein erster Prototyp zeigte, dass das Zusammenspiel zwischen der Maier-Drehdurch - führung und der Motoren- und Greifereinheit von PTM funktioniert, wurde bei Christian Maier das Konformitätsbewertungsverfahren eingeleitet. „Da wir bereits Atex-zertifizierte Drehdurchführungen im Lieferprogramm haben, konnten wir auf vorhandene Erfahrungen zurückgreifen“, berichtet Florian Maier. In aufwendigen Versuchen galt es sicherzustellen und zu dokumentieren, dass die Drehdurchführung weder Überhitzung noch Funkenschlag verursacht. Christian Maier musste die Konstruktion so gestalten, dass die Oberflächentemperatur der Drehdurchführung unter keinen Umständen +200 °C abzüglich eines Sicherheitszuschlages übersteigt. Unter Verwendung von Temperatursensoren wurden entsprechende Versuche gefahren und auch absichtlich Lagerschäden herbei - geführt. Ergebnis: Selbst unter ungünstigen Bedingungen blieb die Oberflächentemperatur des Bauteils unterhalb des kritischen Bereichs. Der TÜV Süd stelltet für die Drehdurchführung daraufhin eine sicherheitstechnische Bewertung und eine Atex-Zulassung aus. kf www.maier-heidenheim.de www.ptm-mechatronics.com „Es war schnell klar, dass hier keine Standardlösung in Frage kommt.“ DRUCKFEDERN in höchster Qualität & Präzision - ab einem Drahtdurchmesser von 0,03 mm bis 9,00 mm - die Konstruktion & Entwicklung von individuellen Federn erfolgt in enger Zusammenarbeit mit dem Kunden - für Branchen wie Automotive, Medizintechnik, Mikrotechnik, Elektroindu Maschinenb Mehr Informationen zu den Drehdurchführungen von Christian Maier: http://hier.pro/dK9cE K|E|M Konstruktion 01-02 2018 71 www.schweizer-federn.de