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Miniaturlager

Genauigkeit einer Wärmebildkamera optimiert

| Autor / Redakteur: Julia Schneiders / Stefanie Michel

Die kompakte Autofokus-Wärmebildkamera TI400 benötigt ein extrem kleines Lager mit nur 3 mm Durchmesser.
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Die kompakte Autofokus-Wärmebildkamera TI400 benötigt ein extrem kleines Lager mit nur 3 mm Durchmesser. (Bild: Rodriguez)

Zur präzisen Fokussierung einer Wärmebildkamera benötigte der Hersteller eine Linearführung mit einem extrem reibungsarmen Linearkugellager im Miniaturformat. Standardkomponenten kamen nicht in Frage. So wurde eine Sonderlösung entwickelt, die die Vorgaben erfüllte.

Jörg Schulden, Bereichsleiter Lineartechnik beim Eschweiler Antriebsspezialisten Rodriguez GmbH, ist sich sicher: „Viele Konstrukteure scheuen den Einsatz von Sonderausführungen, wenn Standardkomponenten die Konstruktionsvorgaben für ein neues Gerät nicht erfüllen. Sie halten Spezialanfertigungen für zu teuer“. Doch er weiß auch, dass dies so nicht immer der Fall ist. Das kann auch Brian Gattmann, leitender Maschinenbauingenieur beim Messgerätehersteller Fluke bestätigen: „Für eine unsere Wärmebildkameras benötigten wir ein speziell angepasstes Linearlager. Diese Sonderanfertigung hat uns sogar Einsparungen ermöglicht und gleichzeitig die Präzision und Leistungsfähigkeit unserer Konstruktion verbessert.“

Wenn Standardkomponenten an ihre Grenzen stoßen

Die Fluke Corporation, ein Hersteller kompakter, elektronischer Test- und Messgeräte für den professionellen Einsatz, sah sich bei der Entwicklung einer neuen Wärmebildkamera mit konstruktiven Schwierigkeiten konfrontiert, die sich mit handelsüblichen Standardkomponenten nicht lösen ließen.

Die Kamera TI400 verfügt über ein Autofokussystem, das durchgängig scharfe Aufnahmen erstellt – eine wichtige Voraussetzung für präzise Infrarot-Prüftechnik. Die Kamera verwendet einen Laser, dessen Strahl vom aufzunehmenden Objekt reflektiert wird. Aus der Laufzeit des Laserstrahls ermittelt das Gerät die Entfernung zwischen Kamera und Objekt. Diese Daten werden unmittelbar an die Mechanik der Fokussierung übertragen, die die bewegliche Linse schnell und präzise in den korrekten Abstand zum Bildsensor positioniert.

Die bewegliche Linse befindet sich im Inneren der Kamera, die äußere Linse ist fixiert. Die innere Linse ist so konstruiert, dass sie auf einem Miniatur-Linearkugellager aufliegt und verfährt. Während der Entwicklung stellte sich zunächst heraus, dass gängige Linearlager mit ihrer konstruktionsbedingt hohen Reibung die anspruchsvollen Voraussetzungen zum Abstützen und Positionieren der Linse nicht erfüllen. Gattman erläutert: „Für die Nutzung in einem derart kompakten, leichten Handmessgerät brauchten wir ein extrem kleines Lager mit gerade einmal 3 mm Durchmesser. Es musste gleichzeitig eine sehr geringe Reibung aufweisen, um den Stromverbrauch für das Fokussystem zu minimieren, da dieser einen entscheidenden Faktor für die Akkulaufzeit des Gerätes darstellt. Wir hatten bereits festgestellt, dass die handelsüblichen 1/8-Zoll-Ball-Bushing-Linearlager gute Ergebnisse lieferten. Die von uns benötigte Größe von 3 mm war im Standardprogramm jedoch nicht erhältlich.“

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