Aufgrund guter langjähriger Erfahrungen wandte sich Langguth an den Lineartechnikhersteller Hiwin, der neben einem großen Komponentensortiment für Linearantriebe und kompletten Positioniersystemen auch kundenspezifische Sonderanfertigungen anbietet.

Um einen Durchbruch der Mutter im Falle eines Kugelsbruchs und damit einen Absturz des C-Bogens auszuschließen, wählten die Konstrukteure von Langguth einen Kugelgewindetrieb mit spezieller Sicherung, die aus einer Kugelgewindeeinheit mit inte-grierter Kugelrückführung sowie einer Sicherheitseinheit besteht. Vergrößert sich das Axialspiel der Sicherheitsmutter durch Kugelverschleiß auf mehr als 0,4 Millimeter, kommt das Gewinde der Sicherheitseinheit der Mutter mit dem Spindelgewinde in Kontakt und leitet die Axialkräfte in sie ein. Da die verfügbaren Standardgrößen des Sicherheitskugelgewindetriebes nicht den vorgegebenen Abmessungen für die Ziehm-Vision-Hubsäule entsprachen, fertigte Hiwin einen Kugelgewindetrieb mit gerollter Spindel mit einem Durchmesser von 25 mm und einer Steigung von 5 mm/U.

Die Kugelführung und eine besondere Oberflächenbehandlung der Kugellaufbahnen in den Hiwin-Kugelgewindetrieben reduzieren den Reibungswiderstand zwischen den Kugeln und der Laufbahn erheblich. Dank des hohen Wirkungsgrades von bis zu 90 Prozent ist für die Rollbewegung der Kugeln nur ein geringes Antriebsdrehmoment nötig.

Antriebseinheit von Hiwin, Bild: Ziehm Imaging
Außenansicht der von Langguth konstruierten Antriebseinheit für die Hubsäule des C-Bogens. Bild: Ziehm Imaging

Damit bedurfte es einer speziellen Lösung, um die Säule beim Herabfahren zu bremsen. Wieder lagen die Schwierigkeiten im geringen Einbauraum und der damit einhergehenden, engen Verzahnung der Antriebskomponenten, wie Langguth-Geschäftsführer Gernot Ramsauer ausführt: „Alle Probleme waren miteinander verflochten, und jede Lösung, die ein spezifisches Problem behob, schuf an anderer Stelle ein neues.“

Hatten die Konstrukteure das erforderliche Drehmoment der Spindel ausgerechnet und das Getriebe dafür ausgelegt, stellte sich der dafür erforderliche Motor als zu groß heraus. Setzte man stattdessen einen Hocheffizienzmotor ein, bot die dadurch notwendig gewordene kleinere Untersetzung keine Möglichkeit, ein selbsthemmendes Schneckengetriebe zu verwenden, das die Hubsäule hätte bremsen können. Für eine zusätzliche Sicherheitsbremse aber fehlte der Platz im Gerätefuß.

Öl-Konvektionsbremse bringt den Durchbruch

Zunächst entwickelten die Konstrukteure ein spezielles Schnecken-Stirnrad-Modul, das in sehr kleiner Untersetzung das Motordrehmoment auf die Kugelgewindespindel übertrug. Doch erste Prototypen zeigten, dass auch bei diesem Ansatz die Motoransteuerung nicht ausreichte, um bei der Abwärtsbewegung der Hubsäule das nötige Bremsmoment zu erzeugen.

Erneut trat das Konstruktionsteam von Langguth zusammen, diesmal mit dem Ziel, eine einseitig wirkende Bremse mit geringstmöglichen Abmessungen zu entwickeln. Erschwerend kam hinzu, dass die Bremse verschleißfrei arbeiten musste, keinen Wärmestau verursachen und kaum etwas kosten durfte. Das Team löste die Aufgabe durch die Erfindung einer einstellbaren Öl-Konvektionsbremse, die direkt mit der Motorwelle verbunden ist. Das bei der Abwärtsbewegung der Hubsäule auf die Welle übertragene Drehmoment wird durch die Kompression des in der Bremse zirkulierenden Hydrauliköls gedämpft, wobei sich das Maß der Dämpfung durch den verstellbaren Innendurchmesser des Ölablaufs variieren lässt.

Das Bremssystem funktionierte auf Anhieb und bestätigte so die Kompetenz der Langguth-Konstrukteure. Und Ziehm Imaging erhielt für den C-Bogen ZiehmVision den Gold Stevie Award in der Kategorie „Neues Produkt & Produktmanagement – Gesundheit und Pharma“. Der große Erfolg, der die Erwartungen bei weitem übertraf, sei auch eine Frage der Unternehmensgröße und Flexibilität, wie Ramsauer erklärt: „Nur kleine mittelständische Hersteller sind – in Zusammenarbeit mit den richtigen Partnern – flexibel genug, ein solches Projekt anzugehen.“

Konstruktionsaufbau des Antriebs, Bild: Ziehm Imaging
Konstruktionsaufbau des Antriebs von Langguth. Bild: Ziehm Imaging

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