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antriebstechnik 12/2020

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antriebstechnik 12/2020

LINEARTECHNIK TITEL Hohe

LINEARTECHNIK TITEL Hohe Tragfähigkeit, hohe Steifigkeit und präzise Führung: Dieses Eigenschaftsprofil sollen Linearführungen im Werkzeugmaschinenbau erfüllen. Denn der Weg zu hochgenauer Bearbeitung führt nur über eine hohe Steifigkeit der Führungselemente. Das gilt nochmals mehr für die Oberflächenbearbeitung, z. B. für Schleifprozesse. Die RA-Serie der Lineartechnik-Spezialisten von NSK ist nach diesem Gebot entwickelt worden und arbeitet in zahlreichen Werkzeugmaschinen und vereinzelt auch in Schleifmaschinen. Die Führungen verfahren hoch präzise und vibrationsarm. Zugleich soll ihre Steifigkeit höchsten Ansprüchen genügen. Das ist ein wichtiger Faktor bei vielen Bearbeitungsverfahren, wo Druck und Gegendruck auf Werkstück und/oder verfahrbares Werkzeug ausgeübt wird. Diesen dauerhaften Druck nehmen die RA-Führungen auf und erreichen dabei eine hohe Verfahrgenauigkeit und Lebensdauer. Möglich wird das durch diverse konstruktive Detaillösungen wie spezielle Rückhalte- und Umlenkungskomponenten. Dadurch werden u. a. Vibrationen, die beim Rollenumlauf entstehen, auf ein Minimum reduziert. Zusätzlich führt eine aufeinander abgestimmte Distanz- und Rückhaltetechnologie der Rollenkörper zu einer hohen Gleichförmigkeit der Verschiebekraft. Eine Abdichtung an der Unterseite des Führungsschlittens verhindert zudem, dass z. B. beim Durchfahren von Partikelansammlungen in der Maschine Verschmutzungen in den Führungswagen gelangen. Das ist ein wichtiges Konstruktionsdetail in vielen Anwendungen des Werkzeugmaschinenbaus. DAUERHAFTE SCHMIERUNG Für die Schmierung von Rollenumlaufführungen hat das Unternehmen die K1-Schmiereinheit entwickelt. Bei dieser Einheit ist das Öl in eine Trägersubstanz integriert, die den Schmierstoff sukzessive abgibt. Ein Nachschmieren ist damit – je nach Anforderung – nicht zwingend erforderlich. Fehlerursachen, wie eine Überschmierung oder die viel schwerwiegendere Mangelschmierung, können dadurch ausgeschlossen werden. Außerdem verhindert die sorgfältige Abdichtung Verunreinigungen auf der Lauffläche. Zugleich wird weniger Schmierstoff an die Umgebung abgegeben. Aufgrund der großen Nachfrage nach dieser Art der kontinuier lichen Schmierstoffversorgung hat NSK die K1 zur K1-L weiterentwickelt. Sie unterscheidet sich von der K1 durch ein neues Trägermedium auf Polyolefinbasis. Das Polymer erlaubt die Speicherung eines größeren Ölvorrates. Außerdem weist die Einheit eine geringe dynamische Reibung auf. ANTRIEBE FÜR DIE BILDGEBENDE DIAGNOSTIK Glatte Oberflächen und eine hohe Positioniergenauigkeit sind Eigenschaften der Lineartechnik, die insbesondere in der Medizintechnik gefragt sind. Ein Blick auf Medizingeräte für bildgebende Verfahren (MRT, CT, PET, etc.) zeigt die konkreten Anforderungen. In diesen Anlagen kommen Linearsysteme zum Einsatz, um z. B. Strahlenquellen oder spezielle Blenden zur Führung der Strahlen zu positionieren. Eine nur leicht raue Oberfläche der Laufbahn oder winzige Unregelmäßigkeiten im Bewegungsablauf können bereits zu verfälschten Ergebnissen führen. Die bildgebenden Geräte liefern dann keine optimale Darstellung, was eine zutreffende Diagnose erschwert. Entsprechend hoch sind die Anforderungen an die Antriebs- und auch Führungselemente. Bei MRT-Scannern (Kernspintomographen) gehört der elektromotorisch angetriebene Kugelgewindetrieb zu den zentralen Komponenten. Er bewegt die bildgebende Einheit mit sehr hoher Genauigkeit und Gleichförmigkeit. Bei den zugehörigen Scan-Einheiten handelt es sich um große und komplexe Geräte. Deshalb müssen die Kugelgewindetriebe in der Lage sein, die hohen Lasten beim Ausrichten der Strahlungsinstrumente mit höchster Laufruhe und Positioniergenauigkeit zu bewegen. Außerdem beruht das Wirkprinzip der MRT-Technologie auf der Erzeugung magnetischer Wechselfelder. Unter diesen Umgebungsbedingungen dürfen Antriebskomponenten wie Kugelgewindetriebe keinen Einfluss auf die Magnetfelder haben. Ansonsten können fehlerhafte Darstellungen der Scan-Ergebnisse die Folge sein. 01 Rollenumlaufführungen werden sowohl an ihrem ruhigen, reibungsarmen Lauf als auch ihrer extremer Steifigkeit gemessen 02 An der Unterseite des Führungsschlittens hält eine Abdichtung den Führungswagen frei von Verschmutzungen 03 Medizingeräte der bildgebenden Diagnostik, wie ein CT oder MRT, profitieren von den Kugelgewindetrieben, die auch große Lasten mit hoher Laufruhe bewegen 02 01 14 antriebstechnik 2020/12 www.antriebstechnik.de

TITEL LINEARTECHNIK KUGELFÜHRUNG MIT GOTISCHEM PROFIL ERLAUBT RUHIGE BEWEGUNGEN NSK hat das Einsatzprofil seiner Kugelgewindetriebe an die sensible Umgebung der Medizintechnik angepasst. So führen die Antriebskomponenten bei hoher Tragfähigkeit eine gleichförmige Linearbewegung aus. Dadurch lassen sich die Scan-Geräte präzise steuern. Das ist eine wichtige Voraussetzung für das Generieren hochwertiger Bilder. Neben der Vermeidung von Fehldiagnosen erhöht der laufruhige Kugelgewindetrieb auch den Patientenkomfort bei der Behandlung. Ein Grund für die gleichförmige Bewegung ist der Verzicht auf eine kreisbogenförmige Kugelführung. In einem solchen Führungssystem können sich die Kugeln verkeilen und damit einen unruhigen Lauf generieren. Um dies zu vermeiden verwendet NSK ein gotisches Profil mit einer spitzbogenförmigen Kugelführung. Dadurch wird das Laufverhalten zwischen Kugeln und Laufbahnen optimiert, der Druckwinkel und die Schmiegungsverhältnisse sind klar definierbar. Die Vorspannung im Kugelgewindetrieb eliminiert das Spiel und verhindert so ein Umkehrspiel. So wird hohe Präzision erreicht. MINIMALER WARTUNGSAUFWAND GEFORDERT Eine weitere wichtige Eigenschaft von Linearantrieben in Geräten der medizinischen Bildgebung ist die lange Lebensdauer mit einem Minimum an Wartungsaufwand. Die Linearantriebe und Kugelgewindetriebe von NSK setzen für den Einsatz in der medizinischen Bildgebung einen speziellen Schmierstoff ein, der bei Bedarf auch in einer FDA freigegebenen Version verfügbar ist. Die Schmierung fördert die Laufruhe sowie das Ausführen präziser Linearbewegungen. Langfristig reduziert diese Fähigkeit den Verschleiß. Dadurch erhöht sie die Betriebszeit sowie die Lebensdauer der medizinischen Scan­ Geräte. Die NH-Linearführung verfügt für den wartungsarmen Betrieb in bildgebenden Systemen über eine speziell angepasste Kugellaufbahngeometrie. Im Vergleich zur Vorgängerbaureihe steigert sich die dynamische Tragzahl dadurch bis zu 30 %, was eine verdoppelte Ermüdungslebensdauer ermöglicht. Trotzdem bleibt die geräuscharme NH-Baureihe kompakt hinsichtlich Abmessungen und Gewicht. Eine weitere Anforderung im Bereich Medizintechnik und ebenso im Nahrungsmittelmaschinenbau ist die Einhaltung entsprechender Hygienevorschriften sowie die Korrosionsfestigkeit von Antriebskomponenten. Diverse Baureihen, z. B. die NH/NS-Linearführung, sind deshalb in Edelstahl oder mit Duralloy- und einer Oxidbeschichtung aus Schwarzchrom ausgeführt. Über Anwendungen in der Medizintechnik und im Nahrungsmittelmaschinenbau hinaus setzen sich Linearsysteme zunehmend auch in der automatisierten Labortechnik durch. Für das Verfahren von kurzen Distanzen mit hoher Geschwindigkeit und sehr kurzen Taktzeiten stehen spezielle Baureihen zur Verfügung. CONDITION MONITORING FÜR LINEARSYSTEME IN ENTWICKLUNG Für die nahe Zukunft plant NSK seine Linearsysteme mit Condition­ Monitoring-Anwendungen zu optimieren. In kritischen bzw. sensiblen Anwendungen von rotativen Lagern ist die Integration in Condition Monitoring-Systeme bereits Realität. Solche Lösungen hat das Unternehmen u. a. für die Windtechnik und für Radantriebe von Schienenfahrzeugen entwickelt. Hier werden Betriebsparameter kontinuierlich erfasst, um Rückschlüsse auf Verschleiß zu erlauben. Praktische Auswertungen ergaben eine spürbare Steigerung der Betriebssicherheit. Künftig sollen solche Systeme auch in der Lineartechnik eingesetzt werden. Einen entsprechenden Demonstrator, der kontinuierlich den Verschleiß von Kugelgewindetrieben misst und anzeigt, hat NSK noch vor dem ersten Lock-Down zu Beginn des Jahres auf diversen Fachmessen vorstellen können. Fotos: NSK Europe Ltd. www.nskeurope.de 03 DIE IDEE „Bei der Verbesserung von Komponenten der Lineartechnik ist akribische Detailarbeit gefragt: Wie lässt sich, zum Beispiel, die Umlenkung von Rollenführungen so verbessern, dass die beim Rollenumlauf entstehenden Vibrationen auf ein Minimum reduziert werden? Wie muss ein Rückhalte- und Distanzierungssystem für die Rollenkörper konstruiert sein, das eine möglichst gleichförmige Verschiebekraft gewährleistet? Für unsere Entwickler in Japan und Deutschland sind das faszinierende Fragen, auf die sie immer wieder überzeugende Antworten finden.“ Eduardo Rodriguez, Director Seiki Management Unit, European Industrial Business Unit, NSK Deutschland GmbH www.antriebstechnik.de antriebstechnik 2020/12 15

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