Rolling Helix – Bewegungswandler
Hohe Verfahrgeschwindigkeit und einfache Montage
Was versteht man unter einem Linearaktuator Roh’lix?
Der Begriff Roh’lix leitet sich vom englischen Begriff „Rolling Helix“ ab, was die Funktionsweise des Produktes beschreibt. Der zurückgelegte Rollweg der Welle folgt demnach einer Helix, also der Rolling Helix, bzw. Roh’lix. Das Funktionsprinzip beruht dabei auf dem Reibungswiderstand zwischen den integrierten Lagern und der eingesetzten Welle. Die vorliegende Steigung wird mittels des linearen Wegs pro Wellendrehung definiert. Vereinfacht ausgedrückt wandelt ein Roh’lix eine Dreh- bzw. Rotationsbewegung in eine Linearbewegung um. Standardisiert ist der Roh’lix mit einer Rechtssteigung vorgesehen, was der Bewegung eines Rechtsgewindes in einer Schraube entspricht, mit dem Unterschied, dass die Bewegung auf einer glatten Welle umgesetzt wird.
Wie ist ein Roh’lix aufgebaut und wie ist die Funktionsweise?
Als Grundbaustein dient ein geteilter Gehäuseblock zur leichten radialen Montage mit beidseitigen eingesetzten Lagern. Die im Auslieferungszustand vorgespannten sechs Lager definieren mittels des gegebenen Kontaktwinkels die Positionierung der Welle. Die resultierende Schubkraft der Lineareinheit ergibt sich aus der Federkraft zwischen beiden Gehäusehälften. Zur Einstellung der Schubkraft wird mittels der Einstellschrauben an der Gehäuseoberseite der entsprechende Schubkraftwert justiert. Bei Überschreitung des vorgesehener Schubkrafteinstellung rutscht der Roh’lix durch bis zur Beseitigung der Fehlerursache. Diese Schlupfeigenschaft ermöglicht den Einsatz als Überlastschutz und macht den Einsatz von zusätzlichen Sicherheitskupplungen o. ä. überflüssig.
Beidseitig umfasst der Roh’Lix jeweils drei Kugellager, welche mit einem definierten Winkel zur Achse der Welle positioniert sind. Durch die Rotationsbewegung wird die Welle in eine gewindeartige Spiralbewegung versetzt und sorgt so für den Vorschub. Der lineare Verfahrweg pro Wellenumdrehung wird anhand des Kontaktwinkels der sechs Kugellager zur Welle. Spezifische Steigungen bis zu einem 3-fachen Wert des Wellendurchmessers, angepasst auf die jeweilige Anwendung ermöglichen eine breiten Einsatzbereich. Mit Änderung der Steigung oder der Antriebswellengeschwindigkeit können individuelle Geschwindigkeiten des linearen Weges erzielt werden.
Welche Vorteile bietet ein Roh'lix?
Durch die Transformation von Rotationsbewegungen zu linearen Bewegungsabläufen offeriert der Roh’Lix Linearaktuator eine Vielzahl von innovativen und einzigartigen Produkteigenschaften. Das geteilte Produktdesign kombiniert mit der radialen Montage- und Demontagemöglichkeit ermöglicht eine einfache und effiziente Installation bzw. Demontierbarkeit. Eine werksseitige Lebensdauerschmierung ermöglicht einen trockenen Einsatz und sorgt für einen reibungslosen Betrieb. Einsatz von Kugellagern ermöglicht hohe lineare Verfahrweg und überzeugt mit einer Effizienz von > 90 %. Betriebsgeschwindigkeiten bis zu 1750 mm/Sekunde ermöglichen schnelle Positionswechsel und können den Maschinenoutput steigern.
Ein integrierter Überlastschutz verhindert Beschädigungen durch Überschreitung der zulässigen Kraft. Im Überlastfall rutscht der Linearaktuator durch und schützt weitere Bauteile und Komponenten vor Schäden und Ausfällen. Die Produkteigenschaften eines wartungsfreien Roh’lix, in Kombination mit der geringen Empfindlichkeit gegenüber Verunreinigungen und Schmutz bieten einen nennenswerten Vorteil gegenüber klassischen Kugelumlaufspindeln. Eine hohe Lebensdauererwartung gepaart mit einem hohen Grad an Servicefreundlichkeit ermöglichen eine effiziente Integration in eine Vielzahl von Anwendungen. Sämtliche Lagermontagesets sind standmäßig als Ersatzteilset verfügbar, handelsübliche Lager unterscheiden sich im eingesetzten Schmierstoff und im Befüllungsgrad. Insgesamt sind fünf Basisbaugrößen mit einer Schubkraft von 67 Nm bis 889 Nm verfügbar, der Wellendurchmesserbereich erstreckt sich dabei von 8 mm bis 50 mm.
- Wellendurchmesser von ø8 mm bis ø50 mm
- Schubkraft von 67 Nm bis 889 Nm
- Temperaturbereich von -23 °C bis 82 °C
- Einsatz in horizontalen und vertikalen Anwendungen möglich, Tandembetrieb möglich
- Wirkungsgrad bei > 90 %
- Wartungsfreier Betrieb und einfache Installation
- Integrierter Überlastschutz
- Hohe Lebensdauererwartung
- Lebensdauergeschmierte Lager
Sind kundenspezifische Anpassungen oder Sonderlösungen möglich?
- Spezifische Steigungen von 0,625 mm bis zum dreifachen Wellendurchmesser möglich
- Steigungen in linksgängiger Richtung
- Spezielle Schmierung der eingesetzten Lager (Lebensmittelzulassung)
- Rostfreie Lagerausführungen und weiterer Bauteile
- Spezifische Beschichtungen und Werkstoffe (rostfreier Stahl, chromatiert, eloxiert, vernickelt)
- Spezielle Lager-Block-Kombinationen (überdimensionierte Lager für längere Lebensdauer und höhere Schubkraft)
- Angepasst oder modifizierte Gehäuse
- Quick-Disconnect-Funktion
- Schnelles Ein- und Auskoppeln der Baugruppe
- Einsatz in verschiedenen Steigungen auf einer Welle möglich
- Bietet die Möglichkeit, auf automatischen Betrieb umzuschalten
Wo findet man Roh'lix häufig im Einsatz?
- Optische Messgeräte
- Allgemeine Bewegungssteuerung
- Türsysteme (Öffnungs- und Schließmechanismen)
- Einstellbare Bahnführungen
- Sondermaschinenbau
- X-Y-Tische
- Gantry-Roboter
- Verpackungsmaschinen
- Druckmaschinen
- Pharmazeutische und medizintechnische Prozesse
- Lebensmitteltechnik
- Transfertische
- Teilezuführung
- Halbleitertechnik
- Materialhandling
Welche Empfehlungen gibt es zum Einsatz eines Roh'lix?
- Für einen Einsatzbereich mit erhöhter Positioniergenauigkeit sollte ein linearer Encoder zur Positionsabfrage eingeplant werden, um den akkumulierten Fehler von 0,05 mm pro Wellenumdrehung zu berücksichtigen.
- Querkräfte und Torsionsbelastungen sind zu vermeiden, entsprechender Support sollte vorgesehen werden.
- Zur Bestimmung des korrekten Modells bzw. der idealen Baureihe empfiehlt sich die Berechnung anhand der Schubkraft, Steigung, Geschwindigkeit (Rotation, Linear) und weiterer Spezifikationen. (Datenblatt)
Weitere Angaben zu bevorzugten Lagerungsmodellen und kritischen Drehzahlbereichen sind ebenfalls in den Datenblättern einsehbar. - Als Wellenmaterial empfiehlt sich ein einsatzgehärteter und geschliffener Vergütungsstahl C60 (C-1060) mit einer Mindesthärte von 58 HRC.
- Der Einsatz von Faltenbalgabdeckungen sollte ggf. eingeplant werden, insofern mit einem negativen Einfluss durch Wasser, Fett oder Ölnebel zu rechnen ist.
- Bei Anwendungen mit einem hohen Grad an Verschmutzung sollte ein Wellenabstreifer eingeplant werden.
- Bei Anwendungen mit vertikaler Last kann es zu Rücklaufsituationen kommen, dieser Umstand sollte berücksichtigt werden. (Einsatz von Bremsen o.ä.)
- Der Roh’lix Linearaktuator ist für einen wartungsfreien Einsatz ausgelegt, dennoch empfiehlt es sich in regelmäßigen Intervallen auf Verschleißerscheinungen zu prüfen.
Wie kann eine maximale Laufzeit erreicht werden?
Die Mindestlebensdauer eines Zero-Max Roh’lix beträgt 50.000 Meter linearer Verfahrweg auf Basis von internen Testläufen. In der Praxis konnten 2.500.000 Meter linearer Verfahrweg bestätigt werden. Zur Lebensdauer- bzw. Einsatzdauersteigerung sind folgende Eckpunkte zu beachten:
Schubkraft
Eine korrekte Justierung der Schubkrafteinstellschrauben verlängert die Lebensdauer und sichert einen reibungslosen Betrieb. Eine weitere Maximierung der Lebensdauer kann durch die Reduktion der Anwendungslast im Verhältnis zur Schubkraft erreicht werden. Die Wahl eines überdimensionierten Roh’lix ist ratsam, um eine möglichst hohe Lebensdauer zu erreichen.
Steigung/Wellengeschwindigkeit
Bei größeren Steigungen erhöht sich die Lebensdauer des Roh’lix, ausschlaggebend ist der Ansatz, dass weniger Lagerumläufe erforderlich sind, um die identische lineare Wegstrecke zurückzulegen. Eine reduzierte Antriebswellendrehzahl sorgt ebenfalls für eine Lebensdauersteigerung.
Überlastsituationen
Vereinzelt auftretende und für kurze Zeiträume bestehende Überlastsituationen sind akzeptabel und vorgesehen im Funktionsprinzip des Roh’lix Linearaktuators. Häufige, oder über längere Zeiträume bestehende Überlast- und Schlupfsituationen verringern die Lebensdauer.
Querkräfte und Torsionsbelastungen
Die mechanische Lineareinheit ist für axiale Belastungszustände ausgelegt und konzipiert, Querkräfte und Torsionsbelastungen sollten vermieden werden. Der Anteil der Querlast sollte nie mehr als 50 % der Linearschubkraft überschreiten, um Fehlern oder Ausfällen vorzubeugen. Um entsprechenden Anwendungsanforderungen gerecht zu werden kann es erforderlich sein auf überdimensionierte Baugrößen auszuweichen.
Welche Vorteile bietet der Zero-Max Roh'lix gegenüber klassischen Kugelumlaufspindeln?
Der Roh’lix kann mit einer Vielzahl von einzigartigen Leistungsmerkmalen gegenüber Kugelumlaufspindeln bestechen.
- Integrierter Überlastschutz bietet Schutz im Überlastfall (eine zusätzliche Sicherheitskupplung o. ä. entfällt)
- Ideal für den Einsatz auf glatter Welle geeignet
- Sehr geringes Spiel (< 0,025 mm)
- Kein „Stick-Slip-Effekt“ 1
- Geringe Anfälligkeit gegenüber Verunreinigungen und Verschmutzungen
- Wartungsfreier Betrieb
- Hohe Lebensdauererwartung
- Lebensdauerschmierung (keine zusätzliche Schmierung nötig)
- Hohe Servicefreundlichkeit (Einfache Montage, Demontage und Bauteilwechsel)
- Highspeed-Betriebsdrehzahlen möglich (1750mm/Sek.)
- Vielseitige Anpassungen möglich (Steigung, Linkslauf, Werkstoff u. v. m.)
Welche Anwendungsbereiche sind besonders gut geeignet?
- Anwendungen mit schwankenden Druckverhältnissen (pneumatisch)
- Hohe Anforderungen an Lineargeschwindigkeiten
- Strikte Hygiene- und Reinigungsanforderungen unterliegen
- Anwendungen die keinen „Stick-Slip-Effekt“ tolerieren können
- Applikationen die einen hohen Grad an Anpassungen bedürfen
1Was versteht man unter einem „Stick-Slip-Effekt“?
Unter dem Stick-Slip-Effekt, auch unter Haftgleiteffekt im deutschen Sprachgebrauch bekannt versteht man das unerwünschte, oftmals ruckartige Rückgleiten von Festkörpern, die sich gegeneinander bewegen. Dieser Zustand tritt ein, wenn ein Körper bewegt, wird dessen Haftreibung wesentlich höher ist als die Gleitreibung.
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