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Mit Pfaff-silberblau den Weltraum erforschen …

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Mit Pfaff-silberblau den Weltraum erforschen …

In der südafrikanischen Karro-Halbwüste erforschen Astronomen im Meer KAT-Projekt mithilfe 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 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.

Mit Pfaff-silberblau den Weltraum erforschen, Vertex Antennentechnik, Columbus McKinnon Engineered Products

Bild: Pfaff-silberblau

Spielfrei im  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 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.

www.pfaff-silberblau.com

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Veröffentlicht von

MK Krueger

Ob Industrie 4.0, Predictive Maintenance oder Condition Monitoring: Aktuelle Themen und Trends der Branche aufzugreifen, zu recherchieren und zu vermitteln – das ist es, was mich als Redakteurin der antriebstechnik so begeistert.

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