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2017 PR04 Vertex CMCO_Bild1

Weltraumforschung mit Pfaff-silberblau Spindelhubgetrieben von Columbus McKinnon Engineered Products

by Petra Lugner | 22 Mai 2017


In der südafrikanischen Karro-Halbwüste erforschen Astronomen im sogenannten MeerKAT-Projekt mit Hilfe von 64 Radioteleskopen des deutschen Herstellers Vertex Antennentechnik den Weltraum. Die Elevationsbewegung der Antennen wird mit innovativer Technik von Columbus McKinnon Engineered Products, Kissing realisiert. Um die hohen Anforderungen des Auftraggebers zu erfüllen, mussten die Ingenieure ein spezielles Antriebssystem im Eiltempo entwickeln. In einer Rekordzeit von nur drei Monaten ab Anfrage wurde von der Konzepterstellung, Entwicklung, Protottypen-Bereitstellung über die Prüfung in Testszenarien bis zur Serienfreigabe alles abgewickelt. Der TQS 200 ist ein neues Pfaff-silberblau Spindelhubelement, das die Neigung der Radioteleskope mit Durchmessern von 13,50 m nun spielfrei und millimetergenau justieren kann. Alle einzelnen Vertex Antennen ergeben zusammen ein sogenanntes Square Kilometre Array (SKA) - es gilt heute als das größte Radioteleskop der südlichen Hemisphäre. Anhand der empfangenen Funkwellen aus dem All sollen unter anderem die ersten Strukturen des Universums erforscht und die Suche nach außerirdischem Leben vorangetrieben werden.

Spielfrei im gesamten Hub

Die Neigung jedes Teleskops wird millimetergenau durch das Spindelhubelement TQS 200 von Pfaff-silberblau eingestellt. Es besteht aus einer vorgespannten Sonder-Kugelgewindespindel, die über einen Torquemotor mit einem Nennmoment von über 100 Nm spielfrei angetrieben wird. Die Herausforderungen bei dieser Sonderentwicklung ergaben sich aus der notwendigen hohen Steifigkeit, geringsten Reibungsverlusten und spielfreier Verstellung bei bestmöglichem Wirkungsgrad. So mussten bei allen Spindelhubelementen kundenseitig fest vorgegebene Parameter, zum Beispiel ein geringes Leerlauf-Drehmoment von weniger als 60 Nm bei maximaler Drehzahl, hundertprozentig sichergestellt und entsprechend dokumentiert werden.

Bei einem Hub von 750 mm und einer Hubgeschwindigkeit in einem Regelbereich von 0,01 bis 42 mm/s bewegt der Antrieb eine Last bis 25 kN spielfrei und genauer als 5 Mikrometer. Hierfür ist ein spezieller binärer Encoder direkt auf der Motorwelle spielfrei integriert. Eine Sicherheitsbremse ist formschlüssig mit allen Drehmoment übertragenden Teilen verbunden. Ihr Bremsmoment von 310 Nm sorgt zuverlässig dafür, dass der nicht selbsthemmende Antrieb in allen gewünschten Positionen sicher gehalten wird.

Widerstandsfähig in rauer Umgebung

Die hochempfindlichen Teleskope sind den rauen örtlichen Witterungseinflüssen der Halbwüste unmittelbar ausgesetzt. Deshalb hat Columbus McKinnon Engineered Products das Spindelhubelement TQS 200 mit einer Mehrschichtlackierung (C5-M) versehen, die für den Küsten- und Offshore-Bereich mit hoher Salzbelastung geeignet ist. So ist das Hubelement optimal für die anspruchsvollen Umgebungsbedingungen ausgelegt und widersteht Kondensation sowie Luftverunreinigung über Jahrzehnte ohne Beeinträchtigungen. Alle Übergänge, Schnittstellen, Kabeleingänge und -ausgänge sowie der Klemmenkasten wurden mit einem besonderen Dichtungskonzept versehen und garantieren die elektromagnetische Verträglichkeit (EMV).

Die Applikation und der Einsatzort in der Wüste erfordern einen wartungsarmen Betrieb, der durch eine hochwertige Wälzlagerung und dem eigens für diesen Anwendungsfall entwickelten Sonderschmierfett sichergestellt werden kann. Besonders anspruchsvoll bei der Neuentwicklung war die Forderung nach einer 30-jährigen Lebensdauer. Deshalb wurden alle im Kraftfluss befindlichen Bauteile und Baugruppen auf Dauerfestigkeit ausgelegt. Inzwischen wurde in einem Vertex Versuchsaufbau die hohe Lebensdauer des TQS 200 auch in einem Dauertest nachgewiesen.

Aufwändiges Prüfungsverfahren zum Nachweis der Steifigkeit

Zum Nachweis der Einhaltung aller Vorgaben wurde ein komplettes Prüfverfahren neu entwickelt und in einem eigens dafür vorgesehenen Prozessablauf dokumentiert. Hierfür hat Columbus McKinnon Engineered Products dem staatlichen Materialprüfamt für Maschinenbau der Technischen Universität München Prototypen bereitgestellt, anhand derer die Steifigkeit, also die Längenänderung bei Zug- und Druckbelastung, nachgewiesen wurde. Dafür wurden Spindelhubsysteme mit Gesamtlängen von 1000 mm und 1270 mm einer Belastung von 10 kN ausgesetzt. Untersucht wurden mehrere Lastzyklen im Bereich von 0 bis 100 kN bei einer Belastungsänderung von 1000 N pro Sekunde. Die Messungen beinhaltete auch eine Prüfung der Bremsen. Hierzu wurde der Antriebsmotor bei aktivierter Bremse solange mit Strom beaufschlagt, bis ein Drehmoment von 310 Nm erreicht wurde.

 

Weitere Informationen zu den Spindelhubelementen der Marke Pfaff-silberblau von Columbus McKinnon Engineered Products unter http://www.pfaff-silberblau.com/de-Komponenten-Produkteen-Components-Products/de-Hubelementeen-Screw-Jacks-.html.

Nähere Informationen zum MeerKAT-Projekt unter http://www.ska.ac.za/

2017 PR04 Vertex CMCO_Bild1.jpg

Abb. 1. Pfaff-silberblau Elevations-Spindelhubelemente TQS 200 verstellen Antennen spielfrei

2017 PR04 Vertex CMCO_Bild2.JPG

Abb. 2. Linear-Direktantrieb TQS 200 von Columbus McKinnon Engineered Products 

  2017 PR04 Vertex CMCO_Bild3.png

 Abb. 3. Prüfverfahren zum Nachweis der Steifigkeit von TQS 200 an der Technischen Universität München

 

Über Columbus McKinnon Engineered Products

Die Columbus McKinnon Engineered Products GmbH, Kissing,Deutschland, zählt mit ihrer Marke Pfaff-silberblau seit vielen Jahrzehnten zu den Technologieführern bei Komponenten und Systemlösungen für die mechanische Bewegungs- und Hebetechnik. Das Portfolio reicht von ausgeklügelten Hubelementen über innovative Linearantriebe bis hin zu leistungsstarken Hubtischen und Seilwinden. Auf Basis dieser Komponenten bietet Columbus McKinnon Engineered Products auch maßgeschneiderte Lösungen für unterschiedlichste Anwendungsbereiche.

Columbus McKinnon Engineered Products ist eine Tochtergesellschaft der börsennotierten McKinnon Corporation (CMCO), Getzville/USA, einem führenden Anbieter von Hebe- und Fördertechnik.

Weitere Informationen zu Columbus McKinnon Engineered Products und seiner Marke Pfaff-silberblau finden Sie online unter www.pfaff-silberblau.com.

Unternehmenskontakt

COLUMBUS McKINNON

Engineered Products GmbH

Presse: Petra Lugner

E-Mail: presse.kissing@cmco.eu

Internet: www.pfaff-silberblau.com

 

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Seit 150 Jahren sind wir technologisch führend in der Antriebs- und Hebetechnik

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