Strukturdämpfer

Effiziente Energieschlucker

Mit Strukturdämpfern aus Elastomer statt hydraulischer Endlagendämpfer lässt sich bares Geld an der Gesamtkonstruktion sparen, ohne Sicherheitskompromisse einzugehen und kostspielige Reparaturen zu riskieren. So stattet Lisco seine Spindel-, Zahnriemen- und Linearmotorachsen mit Strukturdämpfern von ACE aus.

Strukturdämpfer

Egal ob als Anschlagdämpfer in Handling- und Robotersystemen oder als Hub-Begrenzer in Gabelstaplern, in Fitnessgeräten oder im allgemeinen Maschinen- und Anlagenbau – kaum eine dieser Anwendungen kommt ohne Dämpfungselemente aus. Hydraulische Dämpfer sind präzise, aber teuer und verlangen eine sorgfältige Instandhaltung. Eine preisgünstige Alternative bei Dauerbelastungen, bei denen es nicht auf punktgenaues Abstoppen ankommt, sind Strukturdämpfer aus Elastomer. Diese liefert das Unternehmen ACE Stoßdämpfer in vielen Ausführungen, um Massen besonders unter extremen Einsatzbedingungen zu bremsen. Außerdem erledigen sie das ganz leise und benötigen dazu wenig Bauraum. In einem Stück aus Co-Polyester-Elastomer gefertigt, erzielen die Dämpfer den größten Nutzen durch konstanten Energieabbau in Bereichen, in denen andere Materialien ausfallen beziehungsweise keine vergleichbar hohen Standzeiten von bis zu 1 Million Lastwechseln erreichen. Die Dämpfer sind reversibel, preiswert, kompakt und leicht. Dazu absorbieren sie die auftretende Energie je nach Ausführung mit verschiedenen Dämpfungskennlinien.

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Ein Beispiel hier ist der Tubus-Strukturdämpfer vom Typ TA17-7. Mit einem Außendurchmesser von 17 mm, einem Hub von 7 mm und einem Gewicht von nur 40 g gehört er wahrlich nicht zu den Schwergewichten der ACE-Dämpfungslösungen. Gerade deshalb schätzt ihn Lisco als variabel einsetzbare, leicht einzubauende Komponente zum wirksamen Schutz der Linearachssysteme.

Die TA-Familie der Tubus-Strukturdämpfer von ACE wurde speziell für ein Maximum an Energieaufnahme im Bereich von 2 Nm bis 2.951 Nm entwickelt. (Bild: ACE Stoßdämpfer)

Spezialisiert auf die Herstellung von Linearachsen mit diversen Führungs- und Antriebsvarianten, entwickelt Lisco auf Wunsch Standard- sowie Sonderachsen und komplette Achssysteme. Bei Bedarf erhält der Anwender diese auch mit Antrieben, Steuerung und Messprotokollen. Möglich wird dies unter anderem dadurch, dass das Unternehmen Konstruktion, Zerspanung, mechanische Fertigung und Montage abdeckt. Alle Linearachsen verfügen in der Regel über Profilschienen- oder Rollenführungen, um somit hohe Belastbarkeiten mit geringen Reibwerten, hohe Steifigkeitswerte und qualitativ hochwertige Ablaufgenauigkeiten zu erzielen. Gleichzeitig sind damit hohe Standzeiten verbunden. Um auch Sonderfälle zu bedienen, suchte das Team „sehr effiziente Energieschlucker“, wie Marcel Schlünz, Betriebsleiter bei Lisco, berichtet: „Die Aufgabe bestand darin, ein leistungsfähiges Maschinenelement ausfindig zu machen, das in verschiedenen unserer Linearachsen, in Handling- und Zuführsystemen dafür sorgen sollte, dass es im Fall eines Softwarefehlers zu keinem unkontrollierten Einschlag der Massen in den Endlagen kommt.“ Ähnliches wäre theoretisch auch bei einem Stromausfall möglich, beides würde zu kostenintensiven Reparaturen und Stillstandzeiten der Konstruktionen führen.

Da die Linearachsen bei Lisco in aller Regel mit Profilschienen oder Rollenführungen ausgeliefert werden, ist eine Lösung sinnvoll, die sich links und rechts von der jeweiligen Schiene oder Führung anbringen lässt. Eine kompakte Bauform und eine einfache Montage waren zudem Anforderungsprofile. Prinzipiell hätten sich aus dem vielfältigen Portfolio von ACE Stoßdämpfer mehrere Lösungen angeboten. Für Tubus vom Typ TA17-7 entschieden sich die beiden Partner letzten Endes, weil es im Notfall nicht auf ein punktgenaues Abstoppen ankommt.

Besser als Urethan, Gummi und Stahl

Aus technischer Sicht leistet die TA-Serie durch deren degressive Dämpfungskennlinie eine hohe Energieaufnahme am Hubanfang. Die kompakten, zuverlässigen Dämpfer schaffen es bei Umgebungstemperaturen von –40 °C bis 90 °C im Notfall bis zu 9 Nm/Hub Energie abzubauen. Sehen Konstruktionen das Anfahren der Endlagen als Regelfall vor, sind immer noch 6 Nm/Hub zulässig. Dann kommt auch im Vergleich zu alternativen Lösungen ihre hohe Lebensdauer von bis zu 1 Million Lastwechseln voll zum Tragen. Denn damit halten sie bis zu 20-mal länger als Dämpfer auf Basis von Urethan, bis zu 10-mal länger als Gummidämpfungen und bis zu fünfmal länger als Stahlfedern.

Auch bezüglich der Kraftaufnahme sind diese axial dämpfenden Elemente noch lange nicht am Ende ihrer Leistung angekommen. Denn die TA-Familie wurde speziell für ein Maximum an Energieaufnahme bei einem Minimum an Bauhöhe in einem Bereich von 2 Nm bis 2.951 Nm entwickelt. Am oberen Ende der Skala findet man sie jedoch nicht mehr an vergleichsweise kleinen Anwendungen wie bei Lisco, sondern an großen Maschinen, Förderanlagen oder sogar Krananwendungen. Mit dem gleichen Montageprinzip: Mit einer bereitgestellten Schraube sind sie sehr einfach und schnell zu befestigen. Dies gilt selbstverständlich auch für die Modelle, die auf Anfrage lieferbare Sonderhübe, -kennlinien, -federraten, -baugrößen und -materialien aufweisen. Denn eine weitere Parallele zwischen ACE und Lisco sind Maßanfertigungen auf Kundenwunsch. So zeigt sich denn auch Marcel Schlünz sehr zufrieden: „Die sehr effizienten Energieschlucker sind als Standardprodukt von ACE binnen 24 Stunden zu beziehen und leicht in die Komplettlösungen integrierbar.“

Neben der hier vorgestellten TA-Familie umfasst die Produktserie der Tubus-Strukturdämpfer von ACE noch sieben weitere Bauarten. Insgesamt stehen für die unterschiedlichsten Anwendungen fast 150 Einzelprodukte zur Verfügung, zu 90 Prozent ab Lager verfügbar. Dabei ist es möglich, degressive, progressive oder annähernd lineare Kennlinien zu erzeugen. Die Dämpfungseigenschaft wird bei allen durch das Material und die besonderen Fertigungsschritte erzeugt. Neben der Flexibilität der Dämpfungseigenschaften sind die Tubus anderen Lösungen auch in puncto Lebensdauer überlegen. Neben der sehr hohen Standzeit von bis zu 1 Million Lastwechseln heben sie sich von allen anderen Feststoff-Dämpfungselementen durch ihre platzparende Bauform und das geringe Eigengewicht ab. bs

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