Getriebe Wenn es ganz genau sein muss unter widrigen Bedingungen

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In Anwendungen mit kritischen Umgebungsbedingungen oder hohen Anforderungen an die Positionserfassung haben Messgetriebe eine wichtige Aufgabe: Sie sichern den Messwert der eingesetzten Drehgeber ab. KBK Antriebstechnik fertigt diese Getriebe spielfrei und mit kundenspezifischen Übersetzungen.

Weltweit sind zahlreiche Maschinen und Anlagen unter widrigen Bedingungen im Einsatz. Das hat Folgen: Starke Staubentwicklung, hohe Temperaturen oder andere äußere Einflüsse belasten die Bauteile, sodass mit ihrem Ausfall jederzeit gerechnet werden muss. Maschinenbauer setzen deshalb bei kritischen Komponenten wie Drehgebern oder Resolvern auf Redundanz. Das bedeutet, sie werden in mehrfacher Ausführung verbaut, damit die Anwendung bei Beschädigung eines Potenziometers weiterhin reibungslos funktioniert. Dasselbe gilt für Applikationen, in denen eine hohe Positioniergenauigkeit gewünscht oder sogar zwingend erforderlich ist.

In beiden Fällen lässt sich durch die Integration eines Messgetriebes die Zuverlässigkeit der Anwendung erhöhen, denn es gleicht etwaige Abweichungen und Ungenauigkeiten der Drehgebersignale, die unter anderem durch Übersetzungsvorgänge entstehen können, aus.

Spielfreie Getriebe mit kundenspezifischen Übersetzungen

Messgetriebe sorgen also dafür, dass die Maschinen- oder Anlagensteuerung ein verwertbares, exaktes Positionssignal vom Drehgeber erhält. Und solche Vorsatzmessgetriebe stellt KBK Antriebstechnik aus Klingenberg her.

Diese Vorsatzmessgetriebe zeichnen sich durch eine besonders hohe Präzision aus, da sie genau mit den Übersetzungen gefertigt werden, die der Kunde wünscht (Linearitätsfehler: 1 bis 2,5 Winkelminuten). Diesen Service gibt es kein zweites Mal, denn KBK ist weltweit der einzige Hersteller, der spielfreie Messgetriebe mit individuellen Übersetzungen produziert.

Die Klingenberger haben zwei Standardbaureihen im Programm, die aber immer kundenspezifisch angepasst werden, wie KBK-Geschäftsführer Sven Karpstein betont. Beide Messgetriebetypen unterscheiden sich hauptsächlich durch die Anbauoptionen für den Drehgeber: Während das Potenziometer bei der Baureihe VGA (offene Ausführung) mit Klemmpratzen direkt an der „Synchro-Nut“ am vorderen Ende des Messgetriebes befestigt wird, erfolgt die Verbindung bei der Baureihe VGB (geschlossene Ausführung) über eine integrierte Metallbalgkupplung und eine Montageglocke. In beiden Fällen werden die Getriebe dem Lochbild der Kundenanwendung angepasst.

Offene Ausführung mit kompakterer Bauart

„Die VGB-Messgetriebe sind allerdings einfacher zu handhaben, weil der Kunde hier seinen Drehgeber nur noch oben aufstecken muss“, erklärt Karpstein. Bei den Messgetrieben der VGA-Baureihe ist dagegen vor der Montage erst ein Ritzel auf der Drehgeberwelle zu befestigen. „Dadurch baut die Konstruktion zwar kompakter, es steigt aber auch das Risiko, dass der Kunde den Drehgeber falsch mit dem Getriebe verbindet. Wir bieten ihm deshalb an, den Drehgeber für ihn anzubauen.“

KBK liefert jedes Messgetriebe mit der vom Kunden gewünschten Übersetzung: Beide Vorsatzmessgetriebe übersetzen vom Schnellen ins Langsame (bis 625:1) bzw. umgekehrt (bis 1:50) und können bis zu einer Drehzahl von 4.000 min^-1 eingesetzt werden.

Die Zahnradpaarungen sind auf Lebensdauer geschmiert, sodass das Getriebe nicht gewartet werden muss. Darüber hinaus werden die Messgetriebe auf Wunsch abgedichtet (IP44) und in einer Edelstahlausführung geliefert.

Messgetriebe sorgen für hohe Stahl-Qualität

Seine Messgetriebe liefert KBK an Kunden aus den verschiedensten Branchen. Sie kommen beispielsweise in Abschlackmaschinen in der Stahlindustrie zum Einsatz. Das Abschlacken ist ein Prozess, bei dem die nichtmetallischen Rückstände (Schlacken), die beim Schmelzvorgang entstanden sind, technisch präzise aus der Schmelze entfernt werden. Der Zweck des Vorganges ist es, möglichst reinen Stahl zu erhalten. Dazu ist es unerlässlich, dass die Maschinensteuerung jederzeit die genaue Position des Abschlackauslegers und des Abschlackschildes kennt. Mit dieser Vorrichtung an der Spitze des Auslegers wird die Schlacke aus der Schmelze abgezogen.

Das Messgetriebe stellt sicher, dass die exakte Position des Auslegers und des Schildes jederzeit an die Maschinensteuerung übermittelt wird. Der Maschinenführer kann Ausleger und Schild dann so positionieren, dass die größtmögliche Menge an Schlacke aus der Schmelze abgeschöpft wird. Die Messgetriebe halten den hohen Temperaturen, die in und an den Maschinen herrschen, problemlos stand (-14 bis +100 Grad Celsius).

Mehr Produktivität und Bearbeitungsqualität bei Werkzeugmaschinen

Auch in Werkzeugmaschinen kommt es auf Genauigkeit an – und zwar nicht nur bei der Führung des Werkzeugs am Werkstück, sondern bereits beim Einwechseln des Werkzeugs aus dem Magazin an den Werkzeugträger. Je präziser dieser Prozess abläuft, desto geringer ist die Verzögerung im Bearbeitungsprozess, desto höher ist der Ausstoß der Maschine und damit ihre Produktivität.

Die Messgetriebe von KBK erfassen an Werkzeugmaschinen präzise die Position der Werkzeugplätze im Magazin und sorgen so dafür, dass jeder Werkzeugplatz bei der Einwechslung exakt angefahren wird. Das ermöglicht nicht nur eine hohe Stückleistung, sondern steigert auch die Präzision bei der Werkstückbearbeitung.

In Radioteleskopen stellen die spielfreien robusten Messgetriebe die genaue Ausrichtung des Parabolspiegels sicher. Die Kippbewegungen des Teleskopreflektors (Elevation) wird über einen großen Zahnkranz realisiert. Drehgeber melden die Position des Reflektors an die Prozessrechner, mit denen dann die Bewegungen des Spiegels gesteuert werden. Für die genaue Erfassung der Spiegelposition reichen Drehgeber alleine allerdings nicht aus, da bei der Verstellung des Spiegels immer nur einzelne Segmente des Zahnkranzes durchlaufen werden. „So entstehen ungerade Positionssignale, die wir mit unserem Messgetriebe egalisieren“, berichtet Geschäftsführer Karpstein.

Hochgenaue Steuerung der Silizium-Kristallzucht

Ähnlich genau geht es bei Kristallzuchtanlagen zu, in denen Siliziumkristalle für die Wafer-Produktion gezüchtet werden. In sogenannten Czochralski-Anlagen wird der Kristall von oben langsam aus der Schmelze herausgezogen. Die Maschinen verfahren dabei sehr langsam und präzise, denn schon kleinste Fehler können extrem teure Produktschäden verursachen.

Messgetriebe von KBK melden ständig die Höhe, in der sich der Silizium-Einkristall gerade befindet, an die Anlagensteuerung. „Wir haben für diese Anwendung sogar extra eine neue Getriebeform – ein Nockenschaltgetriebe – entwickelt“, so Karpstein. „Über dem Messgetriebe montieren wir dabei eine Säule von Schaltern, die über Schaltnocken betätigt werden. Immer, wenn die Anlage eine bestimmte Position im Kristallzuchtprozess erreicht hat, wird dies der Steuerung über die entsprechende Schaltnocke bestätigt.“

KBK hat also Erfahrung mit den verschiedensten Präzisionsanwendungen weltweit. Das Unternehmen fertigt selbst kleinste Stückzahlen ab Losgröße 1 und ist auch Ansprechpartner für Ersatzteile. „Sollte einmal ein Messgetriebe ausfallen, versenden wir in der Regel innerhalb von zwei Stunden ein neues, exakt auf die Anwendung angepasstes Getriebe“, erklärt Karpstein. Der Kunden profitieren also in jeder Hinsicht von der Fertigung „Made in Germany“ – sowohl bei der Qualität, als auch durch kurze Lieferzeiten.

* Konstruktion Messgetriebe bei KBK Antriebstechnik

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