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DER KONSTRUKTEUR 1-2/2020

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DER KONSTRUKTEUR 1-2/2020

TITELSTORY

TITELSTORY ANTRIEBSTECHNIK GALAKTISCHE KOMPONENTE PRODUKTE UND ANWENDUNGEN Planetenwälzgewindetrieb – ein sperriges Bandwurmwort, das nicht unbedingt im Verdacht steht, Grundlage für eine spannende Geschichte zu sein, in der Roboter, eine Space-Shuttle-Mission, Vernetzung mit der Automotive-Industrie und eine Nietmaschine eine Rolle spielen. Aber lesen Sie selbst. Den Stein ins Rollen brachte eine Kundenanfrage. Das und das ist unser Problem, habt ihr eine Idee? Business as usual bei Schaeffler – auf Augenhöhe mit den Kunden Lösungen entwickeln. Das Vertrauen, das die Kunden dabei in die Entwicklungs- und Produktions-Expertise des Zulieferers legen, ist groß. Ganz konkret ging es in diesem Fall um Gewindetriebe. Deren Leistungsgrenze war beim Kunden erreicht. Man brauchte etwas Neues. Und zwar einen kraftvolleren Linearaktuator. Also eine Vorrichtung, die eine Last auf einer geraden Linie elektromechanisch bewegt. Das System sollte kompakt, leistungsstark und – nicht unwichtig – bezahlbar sein. LANGER WEG ZUR PERFEKTEN LÖSUNG Kein Vorhaben, das im Handumdrehen zu erledigen gewesen wäre. Der Weg zur perfekten Lösung war lang. Unter dem Projektnamen „High-Performance-Smart-Actuator“ ging es mit einer Marktsondierung los, denn es war klar: Ohne die nötigen Stückzahlen wäre eine wirtschaftlich und technisch sinnvolle Lösung nicht umsetzbar. Das Ergebnis der Studie war äußerst positiv. Mehr als 80 potenzielle Anwendungsgebiete für das neue Produkt wurden ausgemacht: 12 DER KONSTRUKTEUR 1-2/2020

ANTRIEBSTECHNIK 01 Spannende Entwicklung: Marktsondierung , Branchenvergleich, Fertigungsmöglichkeiten – Dietmar Rudy und Florian Heil von Schaeffler knien sich hinein ins Projekt „High-Performance- Smart-Actuator“ Nietmaschinen, Schweißzangen, Schließzylinder bis hin zu Krankenbetten und Zahnarztstühlen. „Wir stellten fest, dass auch bei Gerätschaften ein ästhetisches Design eine immer größere Rolle spielt“, berichtet Dietmar Rudy, Leiter Produktentwicklung Lineartechnik bei Schaeffler. Smarte Lösungen, keine klobigen Technikungeheuer sind gewünscht. Das heißt aber: „Die Antriebe müssen so klein sein, dass sie sich unsichtbar in die Struktur einfügen. Das funktioniert nur mit einem kleinen Gewindeantrieb, der mit niedrigen Antriebsmomenten mehr Axialkraft pro Bauraum erzeugen kann als vorherige Systeme“, sagt Rudy. Der Entwicklungsprozess begann. Anfangs mit einem Branchenvergleich, der Bereiche wie Luft- und Raumfahrt einschloss. Gab es da nicht 1993 einen Roboter an Bord eines Space Shuttle, der mit einem extrem kraftvollen elektrisch angetriebenen Spindelsystem komplizierte Montagearbeiten übernahm? Richtig! Rotex hieß der Roboter, der mit dem schon erwähnten Planetenwälzgewindetrieb so kräftig zupacken konnte. Rudy: „Rotex’ Motorik versprach alle wichtigen Anforderungen zu erfüllen.“ So lässt sich mit dem PWG mit einer relativ groben Spindelsteigung von etwa 1 mm eine ganz kleine Gesamtsteigung von 0,75 mm realisieren. Das relativ grobe Profil kann größere Kräfte aufnehmen als ein feines Profil. Das Herzstück des PWG sind dabei die Planeten. Auf deren Flanken muss nicht nur die Teilung über alle Rillen bis auf wenige Tausendstel Millimeter genau gefertigt sein, sondern sie müssen auch noch über einen winzigen Balligkeitsradius verfügen, der im Querschnitt betrachtet mit weniger als 3 µm toleriert ist. Und darin lag der Nachteil begründet: Die Technologie aus dem All war viel zu teuer für einen irdischen Einsatz. Denn gefordert war eine absolut prozesssichere µm-genaue Fertigung der Planeten. „Im Ansatz, möglichst viele Komponenten des neuen Gewindetriebs spanlos zu fertigen, sahen wir zwar ein großes Potenzial für eine kostengünstige Fertigung, zumal wir im Hause über sehr viel Erfahrung auf dem Gebiet des Gewindeformens und -rollierens verfügen“, erklärt der Leiter der Produktentwicklung Lineartechnik. „Aber die Kosten für den Aufbau des Know-hows für eine Serienproduktion in Verbindung mit den relativ geringen Stückzahlen in der Industrie erschienen uns als große Hürde für eine wirtschaftliche Fertigung. An dieser Stelle war kein Fortschritt zu erkennen.“ Die technischen Anforderungen waren also zu hoch, die Stückzahl trotz der vielen Anwendungsgebiete zu klein. Gut, dass bei DER KONSTRUKTEUR 1-2/2020 13

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