• Was wurde benötigt: Eine mobile Scan-Maschine, mit der sich auch komplexe Platten und Freiformen mit Luftultraschall prüfen lassen
• Anforderungen: 100 % Schmier- und Wartungsfreiheit, viele Freiheitsgerade in der Bewegung, geringes Gewicht, Standhaltung hoher Kräfte, hohe Präzision, kompakt, geringes Umkehrspiel
• Eingesetzte Produkte: drylin® SLW-1660 mit integrierter dryspin® Steilgewindespindel aus Edelstahl, robolink® Gelenkantriebe RL-D-20 und RL-D-30 jeweils mit Schrittmotoren, Encordern und Initiatoren
• Erfolg für den Kunden: Komplexe Formen der Prüfobjekte erfordern viele Freiheitsgrade in der Bewegung. Die Lager müssen dabei bei geringem Eigengewicht hohe Kräfte aushalten und immer ausreichende Präzision garantieren. Die Konstrukteure vertrauen deshalb auf Spindel-Linearmodule (SLW-1660) der Serie drylin® mit einstellbarem Gleitlagerspiel und Gelenkantrieben (RL-D-20 und RL-D-30) der Serie robolink® D mit Schrittmotoren, Encodern und Initiatoren. Die Komponenten sind kompakt, industrietauglich und ermöglichen einen modularen Aufbau der Maschine. Laut Ingenieuren hat die drylin® Spindel ein erstaunlich geringes, nicht mehr wahrnehmbares Umkehrspiel, sodass sich präzise Messungen realisieren lassen.

Problem

Zerstörungsfreie Materialprüfung: Um Ultraschallwellen in Material einzukoppeln, wird bei herkömmlichen Ultraschallprüfmethoden ein Koppelmittel verwendet. Durch eine spezielle Gerätetechnik kann auf dieses Koppelmittel verzichtet werden, wodurch das Prüfen mit sog. Luftultraschall nicht nur berührungslos wird, sondern auch neue Materialien wie z.B. Leichtbaumaterialien geprüft werden können.

Im Rahmen des Forschungsprojekts „IfUS“ (gefördert durch das BMBF) sollte unter anderem eine transportable und flexible Scanmaschine für die Prüfung von Platten und komplexen Freiformen mit Luftultraschall entwickelt werden. Ergebnis war der „PortUScan 460“. Der Scanner sollte bei maximaler Scanfläche möglichst flexibel, klein, leicht und damit mobil ausfallen, um auch große oder schwere Objekte außerhalb des Labors mit wenig Aufwand prüfen zu können. Für mögliche Einsätze in der Industrie und im Außenbereich war eine gewisse Robustheit der Teile gefragt.

Alternative Lagerkonstruktionen auf Basis von Wälzlagern, Kugelumlaufspindeln bzw. metallenen Schneckengetrieben waren, da z.B. für Frästechnik gedacht, meist zu massiv gebaut und damit zu groß und schwer. Das Gewicht des Scanners wäre übermäßig erhöht und die Einsatzmöglichkeiten beschränkt worden.

Lösung

Komplexe Formen der Prüfobjekte erfordern viele Freiheitsgrade in der Bewegung, damit die Schallköpfe immer im richtigen Abstand und Winkel zur Oberfläche geführt werden. Daher müssen die Lager bei geringem Eigengewicht hohe Kräfte aushalten und gleichzeitig immer ausreichend hohe Messgeschwindigkeit und Präzision garantieren. Die Antriebe benötigen zudem ein möglichst geringes Umkehrspiel.

Zum Einsatz kamen 4 Linearantriebe SLW-1660 mit einstellbarem Gleitlagerspiel und dryspin-Steilgewindespindel und 2 Robolink-Gelenkantriebe RL-D-20 und RL-D-30 jeweils mit Schrittmotoren, Encodern und Initiatoren. igus lieferte die kompletten Antriebsbaugruppen für den Scanner. Sie sind kompakt, industrietauglich und ermöglichen einen modularen Aufbau der Maschine. So können für eine Anwendung nicht benötigte Antriebe schnell abmontiert werden. Durch Kunststoffgleitlager, Edelstahlspindeln und IP68-Schutzart der Motoren stellen Schmutz und Nässe keine Probleme dar. Einstellbare Gleitlager garantieren ein minimales Lagerspiel und die dryspin-Spindeln auch ein erstaunlich geringes, nicht mehr wahrnehmbares Umkehrspiel. Damit wird eine sehr gute Präzision für die Messung erreicht.

dryspin® Steilgewindespindel

drylin® SLW Spindel-Linearmodul

robolink® D Drehachse mit Motor

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