Die ersten pneumatischen Schwenkantriebe funktionierten nach dem Prinzip des Zylinderhebelarms. Heute haben Doppelkolben-Zahnstangenantriebe den größten Marktanteil mit über 95%. In den weiterentwickelten pneumatischen Schwenkantrieben der vierten Generation wurde dieses Funktionsprinzip deutlich verbessert.
Dipl.-Ing. Mark Schmidt
Einen großen Einfluß auf die Lebensdauer von Doppelkolben-Zahnstangenantrieben hat die Art der Verzahnung von Zahnstange und Welle. Eine gegossene, unbearbeitete Verzahnung zeigt ein unruhiges und lautes Abrollen des Verzahnungspaares, verbunden mit einer geringen Verschleißfestigkeit bei starker Beanspruchung. Zudem ist solch eine Verzahnung für Regelprozesse ungeeignet und stellt hohe Anforderungen an die Schmiermittel. Ein Verzahnungsprinzip, das extremen Belastungen standhält, ist die Evolventenverzahnung. Diese Verzahnungsart hat einen hohen Wirkungsgrad bei fast spielfreier Übertragung und eignet sich daher besonders für Stellantriebe. Darüber hinaus reagiert die Evolventenverzahnung unempfindlich auf Achsabstandsänderungen eines Zahnrades.
Extremer Abnutzung vorbeugen
Um Verschleiß bei extremen Belastungen vorzubeugen, wurde die dreifache Lagerung verstärkt. Die einzelnen Lagerungen verfügen nun über eine bis zu 40% höhere Auflagefläche, was die auftretende Flächenpressung in den belasteten Bereichen verringert. Auf die dritte Lagerung in der Verzahnung der Kolben wurde nicht verzichtet. Sie stellt einen großen Sicherheitsaspekt für diese Konstruktion dar.
Die Aufnahme der Stellungsanzeige ist in den Geräten als Achtkant ausgeführt und ermöglicht die Einstellung der Welle in 45°-Schritten. Dies hat den Vorteil, das sich der Vierkant im Wellenabtrieb ohne Probleme diagonal oder parallel einstellen läßt.
Darüber hinaus haben Untersuchungen und Berechnungen gezeigt, das sich mit einem vierkantförmigen Wellenabtrieb verschleißarm ein wesentlich höheres Moment im Vergleich zu den gängigen Formen des Zweiflach- oder Sternprinzips übertragen lassen.
Externe Endlageneinstellung
Ein Nocken-System, das mit einer Oktanormverzahnung mit der Welle verbunden ist, justiert in Verbindung mit zwei externen Schrauben die Endlagen im Bereich von ±4°. Das Nocken–Schraubensystem bietet mit der block- und lock-Möglichkeit der Antriebsstellung in einer der beiden Endlagen einen weiteren Vorteil für Sicherheitsanlagen. Um diese Blockierfunktion zu ermöglichen, wurde der Nocken mit einer Nase ausgerüstet.
Mit Hilfe einer verlängerten Einstellschraube wird die Welle blockiert und mit einem Sicherheitsschloß verriegelt (Abb.).
Das Material des Nockensystems muß eine Energieübertragung während des schlagartigen Kontaktes der Nockenfläche mit der Schraubenfläche ohne dauerhafte Verformung oder Rißbildung aushalten. Mit Hilfe von Finiten-Elemente-Methoden (FEM) konnten an weniger kritischen Bereichen Material eingespart und die optimale Geometrie in Verbindung mit dem für diesen Belastungsfall besten Material gefunden werden.
Multifunktionsanzeige
Die Stellungsanzeige der Schwenkantriebe ermöglicht zusätzlich zu der visuellen 0- bis 90°-Standardanzeige der aktuellen Stellung weitere interessante Montagevarianten. Durch farblich abgestimmte Einsätze lassen sich Positionen von 0 bis 45, 90 und 180° anzeigen.
Werden die Standardeinsätze durch metallische Einsätze ergänzt, lassen sich offene Aufbauten mit induktiven Schaltern schnell und kostengünstig realisieren. Zu diesem Zweck wurden die Durchmesser der einzelnen Anzeigen an gängige Schaltertypen angepaßt. Der Teil der Aufnahme, der bei den aktuellen Antriebsreihen noch im Zweiflach am oberen Wellenende zu finden ist, wurde komplett in die Multifunktionsanzeige integriert.
Halle 11, Stand E35
Weitere Informationen cav-251
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