Energie wirksam abbauen

Spezial Maschinenelemente

Stoßdämpfer – Linearmodule sind häufig sehr dynamische Einheiten, deren kinetische Energie wirksam abgepuffert werden muss. Konstrukteure finden die passende Dämpfungslösung sehr schnell und zuverlässig bei ACE.

14. März 2018

Anwendern bieten sich für den Abbau von kinetischer Energie in der Lineartechnik zahlreiche Komponenten und Systemlösungen. Zum einen stehen ganz spezielle Dämpfungselemente zur Verfügung, etwa Kleinstoßdämpfer für anspruchsvollere Lösungen, zum anderen sind auch kostengünstigere Produkte auf dem Markt, wie Strukturdämpfer für einfachere Aufgaben.

Kleinstoßdämpfer optimieren Maschinen auf zuverlässige, effektive Weise, indem sie Massen schnell und zerstörungsfrei bremsen. Die Stoßdämpfer nehmen die Masse weich auf und verzögern die kinetische Energie gleichmäßig über den gesamten Hub. Es entsteht eine konstante lineare Kennlinie und damit die geringste Belastung für die Maschine. Ein angenehmer Nebeneffekt ist die erhebliche Lärmreduktion. Durch schnelles, sauberes Stoppen ohne Rückprall sind höhere Taktungen möglich.

Ein Beispiel hierfür sind die Pneumatikmodule von Zipatec, in denen Kleinstoßdämpfer von ACE Stoßdämpfer für das Abbremsen der Module zuständig sind. Die Kunden von Geschäftsführer Thomas Zilk geben vor, wie sich die zu beschleunigende und abzubremsende Masse in einer definierten Zeiteinheit verhalten soll und die Lineareinheiten werden entsprechend angepasst. So sind deren Anbauflächen variabel und Druckluftzuführungen lassen sich in mehreren Optionen planen. Die Verwendung von vorgespannten Kreuzrollenführungen in gehärteten Prismenlaufschienen soll dabei für absolute Spielfreiheit und hohe Lebensdauer sorgen.

Durch den Zusammenschluss von Führungsschiene, Schlittenteil und Endplatten zu einer Einheit ist eine sehr hohe Steifigkeit über Hübe bis 100 Millimeter und bei einer maximalen Tragkraft von 700 Newton gewährleistet. Für diese Aufgaben bietet Zipatec eine kompakte, komplette Einheit namens LM35, bestehend aus Führungsschiene, Schlittenteil, Endplatten und Dämpfung. Damit man die Module leicht in Konstruktionen integrieren kann, gestaltet sich die Hubverstellung so einfach, dass viele Kunden sie direkt vor Ort vornehmen.

Kosteneffizient dämpfen

Der Bremsvorgang beim Handling wird in vergleichbaren Modulen oft mittels Pneumatik bewältigt. In diesem Fall hat Thomas Zilk aber hydraulische Kleinstoßdämpfer integriert, um das Abbremsen der Module noch kosteneffizienter zu gestalten. Dabei stehen vergleichsweise geringen einmaligen Investitionskosten bei der Anschaffung von Stoßdämpfern Einsparungen von mehreren Tausend Euro auf Betriebskostenseite gegenüber – für den Fall, dass die Pneumatik das Abbremsen übernehmen würde.

Die Einsparungen ergeben sich daraus, dass sich dank Stoßdämpfern die Massen mit dem kleinstmöglichen Pneumatikzylinder bewegen lassen, wodurch kleinere Ventile und Wartungseinheiten möglich sind. Zudem ist es möglich, Druckluft und Strom einzusparen. So werden bei der pneumatischen Endlagendämpfung ungefähr drei bis vier Kubikzentimeter Luft benötigt, die man häufig auf bis zu 70 bar verdichtet. Mit Kleinstoßdämpfern ist das nicht nötig, da diese die Bewegungen sicher und schnell beim Erreichen der Endlage mit dem zusätzlichen Vorteil einer deutlich geringeren Maschinenbelastung abbremsen.

Unterstützt durch ein firmeneigenes CAD-Programm und zusätzliche Testreihen auf Seiten von ACE, fiel bei Zipatec die Wahl auf die selbsteinstellenden und wartungsfreien Dämpfungselemente vom Typ MC30EUM. Diese sind mit einem Hub von acht Millimetern und einer Energieaufnahme von 3,5 Newtonmetern pro Hub in der Lage, bei hohen Wiederholungszahlen der Linearmodule und abzubauenden Kräften von 5.600 Newtonmetern pro Stunde die gewünschte Wiederholgenauigkeit der LM35 bei ihren linearen Bewegungen zu realisieren. Im ausgefahrenen Zustand gerade einmal 54 Millimeter groß und zehn Gramm leicht, sind die »Kraftzwerge« in nahezu jede Konstruktion zu integrieren. Ähnlich harte Arbeit leisten die wegen ihrer rohrähnlichen Form Tubus genannten Strukturdämpfer: Die aus Co-Polyester-Elastomer gefertigten Konstruktionselemente sind eine preisgünstige Alternative zu hydraulischen Dämpfern, wenn es nicht auf punktgenaues, unverzügliches Abstoppen ankommt. Die Aufgabe von Tubus beim Kunden Lisco liegt darin, in Linearachsen oder Handlingsystemen dafür zu sorgen, im Fall eines Bedien- oder Softwarefehlers den unkontrollierten Einschlag der Massen in den Endlagen zu vermeiden. Das wäre theoretisch auch bei Stromausfällen möglich. Jede Havarie führt zu kostenintensiven Reparaturen und Stillstandszeiten der Konstruktionen. Da die Linearachsen von Lisco meist mit Profilschienen oder Rollenführungen ausgeliefert werden, ist eine Dämpfungslösung im Einsatz, die links und rechts von der jeweiligen Schiene beziehungsweise Führung angebracht werden kann.

Hohe Energieaufnahme

Der Tubus vom Typ TA17-7 weist eine degressive Dämpfungskennlinie auf. Dies hat eine hohe Energieaufnahme am Hubanfang zur Folge. Trotz der kompakten Bauform und des geringen Eigengewichts von 40 Gramm sind die bei Temperaturen von -40 bis +90 Grad Celsius zuverlässigen Strukturdämpfer in der Lage, bis zu neun Newtonmeter pro Hub abzubauen.

Diese Angabe trifft für den Notfall zu. Sehen Konstruktionen das Anfahren der Endlagen als Regelfall vor, sind immer noch sechs Newtonmeter pro Hub zulässig. Dann kommt auch ihre Lebensdauer von bis zu einer Million Lastwechseln zum Tragen. Die Strukturdämpfer halten bis zu 20-mal länger als Dämpfungen, die aus Urethan gefertigt sind, bis zu zehnmal länger als Gummidämpfungen und bis zu fünfmal länger als Stahlfedern.

Die leichte Integration in die Linearmodule ist ein verbindendes Element zwischen Struktur- und Kleinstoßdämpfern von ACE, aber nicht das einzige. Beide sind überdies auf Anfrage mit Sonderausführungen bei Hüben, Kennlinien, Federraten, Baugrößen und Materialien lieferbar und erweisen sich laut Hersteller als echte Teamplayer für den Erfolg jeder Konstruktion. mk

Auf einen Blick

ACE Dämpfungstechnik

Das Unternehmen aus Langenfeld im Verbund der Stabilus-Gruppe ist Partner für die Entwicklung, Produk-tion und Vertrieb von Dämpfungslösungen.

• Dämpfungstechnik: Industriestoßdämpfer, Strukturdämpfer und Dämpfungsplatten.

• Schwingungstechnik: Luftfedern, Schwingungsdämpfer, Elastomer Dämpfer, Gummi-Metall.

• Gasfedern: Gasdruckfedern, Gaszugfedern, Ölbremsen, Türdämpfer.

Erschienen in Ausgabe: 02/2018