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Lineartechnik Trotz langer Fahrstrecke hohe Präzision liefern

| Autor / Redakteur: Jean-Paul Beyak / Stefanie Michel

Für die Konstruktion einer Servoeinzelachse über eine Strecke von fast 5 m kann keine Kugelgewindespindel mehr eingesetzt werden. Ein Sondermaschinenbauer hat für eine kundenspezifische Maschine eine Lösung mit einem Rollen-Ritzel-Zahnstangensystem entwickelt.

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Das Rollen-Ritzel-Zahnstangensysteme RPS bietet hohe Geschwindigkeiten, eine große Präzision, mehr Spielfreiheit und eine planbare Laufzeit.
Das Rollen-Ritzel-Zahnstangensysteme RPS bietet hohe Geschwindigkeiten, eine große Präzision, mehr Spielfreiheit und eine planbare Laufzeit.
(Bild: Nexen)

Die Lumco Manufacturing Company aus Michigan, USA, hat sich auf Konstruktion, Bau und Integration von Automatisierungs- und Sondermaschinentechnik für die Automobilindustrie, Landwirtschaft, Gas- und Ölindustrie, Energiewirtschaft sowie Luft- und Raumfahrtindustrie spezialisiert. Zu den jüngsten Projekten des Unternehmens gehört die Umsetzung einer kundenspezifischen Lösung: die Konstruktion einer einspindeligen Mehrplatz-Aluminiumbohrungs- beziehungsweise Rotationsräummaschine zur Herstellung von Komponenten für eine im Bauwesen eingesetzte Aluminiumbremse. Die Maschine ist auf 21 unterschiedliche Formen der Bearbeitung von Fertigungsstücken programmiert, die eine Teillänge von etwa 2,2 bis 4,4 m aufweisen können. Außerdem besitzt sie ein manuelles Belade- beziehungsweise automatisches Entladesystem. Ziel der Konstrukteure bei Lumco war die Integration einer Servoeinzelachse, die eine Strecke von zirka 4,9 m und Verfahrgeschwindigkeiten bis 0,6 m/s bewältigen sowie zudem in einer Umgebung mit Aluminiumspänen betrieben werden kann.

Folgende Möglichkeiten standen zur Auswahl:

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  • eine herkömmliche Kugelgewindespindel,
  • ein Riemenantrieb oder
  • ein Standard-Ritzel-Zahnstangengetriebe.

Die Kugelgewindespindel wurde aufgrund der erforderlichen Streckenlänge ausgeschlossen, der Riemenantrieb aufgrund der Dehnbarkeit der Riemen und der damit einhergehenden mangelnden Präzision. Eine herkömmliche Zahnstangen-Ritzel-Lösung kam ebenfalls nicht infrage: Sie ist zwar für die geforderte Wegstrecke und Geschwindigkeit geeignet, bietet jedoch nicht die über die Betriebsdauer hinweg notwendige konstante Spielfreiheit und Abnutzungsresistenz.

Präzises Rollen-Ritzel-Zahnstangensystem

Lumco stieß bei der Suche auf die Nexen Group und kontaktierte deren Techniker. Diese schlugen das Rollen-Ritzel-Zahnstangensystem RPS vor, das höhere Geschwindigkeiten, eine größere Präzision, mehr Spielfreiheit und eine planbare Laufzeit bietet. Gemeinsam wurden anwendungsspezifische Faktoren wie Geschwindigkeit, Gewicht und Systemkräfte einbezogen, um dann die für die kundenspezifischen Betriebszykluszeiten passenden Komponenten auszuwählen. Nach Berechnung der planbaren Lebensdauer und Systemgenauigkeit war man bei Lumco schließlich überzeugt, dass das Rollen-Ritzel-Zahnstangensystem RPS von Nexen die einzig mögliche Lösung darstellte.

„Wir sahen uns beim Einsatz unserer herkömmlichen Kugelgewindespindel über diese Maschinenlänge hinweg mit Problemen konfrontiert. Das RPS-System von Nexen bot die für diese Verfahrstrecke notwendige Präzision, Transfergeschwindigkeit und Spielfreiheit“, so Mike Morris, Geschäftsführer von Lumco.

Rollen-Ritzel-Zahnstangensystem in bestehendes Design integriert

Um das System konstruktiv richtig zu dimensionieren, wurden am Aufstellungsort von Lumco die tatsächlich existierenden Daten und Konstruktionsparameter erfasst. Die größte Herausforderung dabei war die Integration des RPS-Gestells in das bestehende Kugelgewindespindel-Design. Nachdem die Anpassungen erfolgreich durchgeführt waren, konnte die restliche Montage zügig voranschreiten und das System in Betrieb genommen werden. Seitdem läuft es einwandfrei.

„Wir haben das Rollen-Ritzel-Zahnstangensystem RPS empfohlen, da es für planbare Lebensdauer und große Präzision steht und in industriellen Umgebungsbedingungen mit einem gewissen Verschmutzungsgrad eingesetzt werden kann“, erklärt Tim Dillon, Verkaufs- und Marketingleiter bei Nexen. „Dieses System wurde für eine Aluminium-Rotationsräummaschine kundenspezifisch konstruiert. Sie kann jedoch für alle Arten von Materialien und praktisch alle Bohr- beziehungsweise Räumanwendungen, in denen lange Verfahrstrecken vorkommen, geplant und umgesetzt werden.“

System bietet Genauigkeit und Geschwindigkeit einer Kugelgewindespindel

„Dank des Rollen-Ritzel-Zahnstangensystems RPS haben wir nun bei Servoeinzelachsen mehr Auswahlmöglichkeiten, insbesondere wenn wir es mit langen Verfahrstrecken in Anlagen zu tun haben. Wir sind somit nicht mehr so sehr auf herkömmliche Kugelgewindespindeln angewiesen, bei denen wir in puncto Systemlänge und Geschwindigkeit bei der Ausführung der Anlage nur eingeschränkte Möglichkeiten hatten. Das RPS-System bietet die Genauigkeit und Geschwindigkeit einer Kugelgewindespindel, und das nun auch für sämtliche von uns benötigten Verfahrstrecken“, erklärt Mike Morris. „Die einfache Integrierbarkeit des RPS-Systems in unsere Maschine, und zwar sowohl bei der Konstruktion als auch bei der Montage, überraschte uns und war ein wesentlicher Grund dafür, warum wir uns gegen eine Kugelgewindespindel entschieden haben. Was aber am wichtigsten ist: Unser Kunde ist mit der Maschinenleistung äußerst zufrieden.”

* Jean-Paul Beyak ist Regional Sales Manager bei der Nexen Group, Inc. in Vadnais Heights, Minneapolis, USA

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