Ohne Spiel, Reibung und Verschleiß
Bewegliche Verbindungen werden oft zu Schwachstellen der klassischen Kinematik. Monolithische Konstruktionen, deren Verbindungen aus elastisch verformbaren Stegen bestehen, sind Alternativen. Bei der Herstellung bietet das Mikro-Wasserstrahlschneiden Vorteile.
Dieser mechanische Bewegungsuntersetzer mit einem Wegverhältnis von 100:1 reduziert Mikrometerhübe des Stellantriebs zu ausgangsseitigen Nanometerhüben
Die Kinematik klassischer mechanischer Systeme besteht oft aus Grundelementen wie Stäben, Hebeln, Keilen, Rädern oder Drehgelenken. Der Konstrukteur kann heute auf standardisierte Baukästen zugreifen, mit deren Hilfe viele Einsatzfälle gelöst werden können. Bei höchsten Präzisionsanforderungen werden jedoch bewegliche Verbindungen wie Dreh- oder Gleitlager zu Schwachpunkten. Lagerspiel, Reibung, Verschleiß oder Stick-slip beeinträchtigen die Präzision und Lebensdauer. Alternativ gibt es die sogenannten monolithischen Konstruktionen, deren Verbindungen aus elastisch verformbaren dünnen Stegen bestehen.
»Monolithische Kinematiken kommen vor allem dort zum Einsatz, wo kleine Bewegungen mit höchster Präzision ausgeführt werden müssen«, erläutert Walter Maurer, Inhaber der Waterjet AG in Aarwangen (Schweiz). Einsatzbereiche sind beispielsweise die Robotik, die Luft- und Raumfahrt, terrestrische Systeme für die Astronomie sowie Konstruktionen für die Medizintechnik, die Elektronenmikroskopie oder die Uhrenindustrie. Hinzu kommen Kraftübersetzer zum Beispiel für Waagen, Sensoren für Bewegung und Beschleunigung im Maschinenbau sowie Positioniersysteme für Ultrapräzisionsmechaniken in zahlreichen Einsatzgebieten von der Labortechnik bis zur Ausrichtung von Kommunikationsantennen in der Satellitentechnik. Bei diesen monolithischen Kinematiken kommt es nicht zu den typischen Lagerproblemen wie abrupten Sprüngen im Kraft-Weg-Verlauf, Spiel, Hysteresen bei Richtungsumkehr oder Eigenschaftsänderungen durch Verschleiß. Bei üblichen Dreh- oder Gleitlagern lassen sich diese Phänomene dagegen selbst bei sorgfältigster Ausführung nie wirklich auf null reduzieren. Zudem sind sie anfällig für Korrosion oder das Eindringen von Staub oder Schmutzpartikeln. Dies erweist sich beim Einsatz unter extremen Bedingungen wie bei der Luft- und Raumfahrt, im Vakuum oder in kryogener Umgebung oft als erhebliches Handicap. […]
Hersteller
Waterjet AG
CH-4912 Aarwangen
Tel. +41 62 9194282