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February 2004

EMA-Linearantriebe – leichtgängige und präzise Linearbewegung für Anwendungen im Niedrig- und Mittelleistungsbereich

Die Linearantriebsserie EMA von Power Jacks wurde entwickelt, um leichtgängige und präzise Linearbewegung für Anwendungen im Niedrig- und Mittelleistungsbereich mit Hubkräften bis 10kN anzubieten.

Die entsprechenden Lasten können standardmäßig bei Geschwindigkeiten bis 5500 mm/min oder auf Anfrage auch bei höheren Geschwindigkeiten bewegt werden. Die Konstrukteure der Linearantriebe hatten ein Kompaktsystem mit leistungsstarker, leichtgängiger und präziser Lineartechnik im Sinn. Hubeinheit und Antriebseinheit sind die zwei Hauptbestandteile des Antriebs.

Den Kern der Antriebseinheit stellt ein Spiroid-Präzisionsgetriebe dar, ein versetzter Winkeltrieb aus Getriebe und Antriebsritzel. Diese Bestandteile sind auf unterschiedlichen Ebenen angeordnet, wodurch jede Welle an beiden Enden durch Drehlager gestützt werden kann. Das Ritzel besitzt ein Parallelgewinde und weniger Eingriffszähne als das Getrieberad, das der Struktur eines versetzten Hypoid-Spiralkegelrads ähnelt. Diese Anordnung verfügt über mehr kontinuierlich eingreifende Zähne als ein Schneckenradgetriebe gleichen Ausmaßes. Das höhere Kontaktverhältnis in dieser kompakten Konstruktion bietet eine erhöhte Stabilität und Leichtgängigkeit und eine ruhigere Kraftübertragung. All dies führt zu einer hochwertigen Rotationsbewegung der Antriebseinheit, die von der Hubeinheit in Linearbewegung umgewandelt wird. Für die Montage an das Getriebe stehen standardmäßig Drehstrommotoren, einphasige Wechselstrom- und Gleichstrommotoren, mit oder ohne Bremse, zur Verfügung. Um die Kompaktheit des Systems zu gewährleisten, besitzen die Motoren spezielle Antriebswellen- und Stirnseiten-Aufnahmen, die bei allen Baugrößen der Motoren gleich sind.

Zentraler Bestandteil der Hubeinheit ist ein Leitspindelbausatz, der die Rotationsbewegung in Linearbewegung umwandelt. Während die Spindel ihre Drehbewegung ausführt, fährt die Spindelmutter eine an die Hublast angeschlossene Schub-/Zugrohrkonstruktion ein und aus. Es werden zwei Arten von Leitspindeln verwendet: ein fein geschliffenes Trapezspindel-Mutter-System für den Niedrigleistungsbereich und eine hochwertige Kugelspindel/Spindelmutter-Verbindung für Niedrig- und Mittelleistungsbereiche. Der Leitspindelbausatz befindet sich innerhalb einer Schub/Zugrohrohrkonstruktion mit Führungs- und Abdichtelementen, die für eine stabile Kapselung sorgen.

Das Gehäuse des Hubspindelantriebs ist kompakt, leicht und korrosionsresistent gebaut. Die Schub- und Zugrohrkonstruktion besitzt ein äußeres Aluminiumrohr und ein mit einer metallischen Schutzschicht versehenes Stahlinnenrohr. Das Getriebegehäuse ist aus Aluminium gegossen, schmiegt sich eng an das Profil der Getriebeeinheit an und erreicht so eine kleinstmögliche Einhüllung. Für zusätzlichen Korrosionsschutz kann durch spezielle Anstriche und Materialien gesorgt werden.

Auch die Anbaumöglichkeiten der Einheiten sind vielfältig und variabel und beinhalten die klassischen beidseitigen Lastösen und Drehzapfen-Lastösen-Bauweisen. Da die meisten der Anwendungen mit einer Lastöse am Getriebegehäuse auskommen, ist diese Konstruktion in das Getriebegehäuse eingegossen; die Kompaktheit der Einheit wird dadurch aufrecht erhalten.

Die Bewegungssteuerung variiert je nach Einsatz der Aktuatoren, und so ist die Auswahl an einbaubaren Vorrichtungen ebenfalls groß; darunter befinden sich Überlast-Rutschkupplungen, Endschalter und Encoder. Die Überlastkupplung ist an die Schub- und Zugrohrkonstruktion des Hubantriebs angebaut und tritt in Aktion, wenn das für die Last notwendige Drehmoment den eingestellten Grenzwert überschreitet. Bei axialer Verblockung der Last oder wenn ein höheres Drehmoment benötigt wird, trennt die Kupplung die Schub-/Zugrohrkonstruktion von der Last ab, die Antriebselemente werden vor einer Überbeanspruchung seitens des Motors geschützt.

Die Serie wartet mit drei festgelegten Baugrößen auf: I, C und H stehen für Intermittent, Continous und High Speed. Die I und C-Einheiten verwenden beide das gleiche Getriebe, doch mit unterschiedlichen Leitspindeln, eine Trapezspindel in der I-Einheit und eine Kugelumlaufspindel in der C-Version. Die H-Bauart hat ein Getriebe mit größerem Getriebeverhältnis im Einsatz, um höheren Geschwindigkeiten gerecht zu werden. Das Getriebegehäuse selbst besitzt eine vergrößerte Oberfläche und Masse, um die Wärmeentwicklung besser zu verarbeiten. Die H-Einheit verwendet ebenfalls eine Antriebseinheit mit Kugelumlaufspindel.

Seit der Produktion des Prototyps durchliefen EMA-Linearantriebe sowohl innerbetrieblich als auch weltweit im Anlagenbau umfassende Tests. Auch unter Extrembedingungen wiesen die Antriebe stets positive Ergebnisse auf. Nachfolgend einige Einsatzbeispiele der EMA-Lineartechnik:

• Dynamisch ausbalancierte Bedienungselemente zum Handling von radioaktivem Material. EMA-Aktuatoren werden verwendet, um einen Nebenarm in Abhängigkeit eines Hauptarms durch Kipp- und Drehbewegungen zu steuern. Die Aktuatoren sind ein integrativer Bestandteil des Mechanismus und tragen als Streben die gesamten radioaktiven Lasten.
• Mittel- und Halbleistungsgranulatoren: zwei EMA-Aktuatoren werden eingesetzt, um zwei Maschinensektionen zu heben und zu senken; dadurch wird bei Wartungsarbeiten ein schneller und sicherer Zugang zu den Schneiden ermöglicht.
• Öffnungsmechanismus an Hintertüren für gepanzerte Personenfahrzeuge. Zum Einsatz kommt ein speziell für extreme Arbeitsbedingungen geschaffender EMA-Aktuator, der auch unter Wasser verwendbar ist.
  

Power Jacks Ltd. mit Sitz in Schottland ist ein führender Hersteller von Linearbewegungs- und Kraftübertragungssystemen und mechanischen Hubsystemen. Die Ursprünge des Traditionsunternehmens lassen sich bis 1903 zurück verfolgen. Das Produktprogramm von Power Jacks umfasst Spindelhubelemente, elektrische Linearantriebe, mechanische Winden, Kegelradgetriebe, Gewindetriebe, Untersetzungsgetriebe, Seilwinden und Drehverbindungen. Sämtliche Produkte sind weltweit als Einzelteile oder Komplettsysteme ins Standard- und Sonderausführungen lieferbar.

Kontakt in Schottland:
Power Jacks Ltd.
Balmacassie Commercial Park
Ellon, AB41 8BX
Schottland, Großbritannien (UK)
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