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Wie werden mehrere Spindelhubgetriebe mechanisch synchronisiert?
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Ein robustes und zuverlässiges Prinzip, das absolute Gleichförmigkeit ohne komplexe Elektronik sicherstellt.
Der mechanische Synchronlauf ist eine der Kernstärken von Spindelhubsystemen im ZIMM Systembaukasten. Er ermöglicht es, große, räumlich verteilte Lasten an mehreren Punkten gleichzeitig und mit identischem Hub zu bewegen. Dies wird erreicht, indem alle einzelnen Spindelhubgetriebe mechanisch starr an einen einzigen, zentralen Antriebsmotor gekoppelt werden. Solange sich die Wellen drehen, bewegen sich alle Getriebe zwangsläufig im exakten Gleichlauf. Die Zuverlässigkeit eines solchen Systems hängt maßgeblich von der sorgfältigen Auslegung und der präzisen Montage der Verbindungselemente ab.
Die Komponenten für den mechanischen Synchronlauf
Ein typisches mechanisch synchronisiertes System besteht aus den folgenden Schlüsselkomponenten:
- Zentraler Antriebsmotor: Er liefert die gesamte Leistung für das System und treibt alle Spindelhubgetriebe gemeinsam an.
- Spindelhubgetriebe: Die Anzahl (z. B. zwei, vier oder mehr) richtet sich nach den Abstützpunkten der Last. Über den ZIMM Systembaukasten lassen sich passende Baugrößen und Spindeltypen (TR/KGT, S- oder R-Ausführung) kombinieren.
- Kegelradgetriebe: Kegelradgetriebe (z. B. KSZ-/KST-Serien) werden eingesetzt, um die Drehbewegung der horizontalen Verbindungswellen um 90° auf die vertikalen Antriebswellen der Spindelhubgetriebe umzulenken und dabei hohe Drehmomente kompakt zu übertragen.
- Verbindungswellen: Verbindungswellen (z. B. VWZ) übertragen das Drehmoment vom Motor zu den Kegelradgetrieben und zwischen den einzelnen Spindelhubgetrieben. Ihre Dimensionierung muss auf das zu übertragende Drehmoment und die kritische Drehzahl ausgelegt sein; Halbschalen-Kupplungen ermöglichen dabei eine einfache, radiale Montage.
- Kupplungen: Kupplungen (z. B. KUZ-Standardkupplungen) verbinden die Wellenenden miteinander und mit den Getriebeeingängen. Sie gleichen geringe Fluchtungsfehler aus, dämpfen Stöße und können als Sicherheits- oder Trennelement dienen.
- Stehlager: Bei langen Verbindungswellen werden zusätzliche Stehlager (z. B. STL) eingesetzt, um die Welle abzustützen und ein Durchbiegen oder Vibrieren bei höheren Drehzahlen zu verhindern. Dabei ist die Einbauhöhe genau auf die übrigen Komponenten abzustimmen.
Prinzipien der Systemauslegung
Für einen robusten und langlebigen Synchronlauf sollten bei der Konstruktion folgende Prinzipien beachtet werden:
- Symmetrische Kraftverteilung: Der Motor sollte idealerweise so positioniert werden, dass die Drehmomente und Belastungen auf die Verbindungselemente möglichst gleichmäßig verteilt sind. Eine zentrale Einspeisung in der Mitte einer langen Wellenstrecke ist oftmals günstiger als eine Einspeisung nur an einem Ende.
- Minimale Anzahl an Komponenten: Jedes zusätzliche Bauteil (Getriebe, Welle, Lager) führt zu geringen Wirkungsgradverlusten und zusätzlichem Spiel. Eine möglichst direkte, einfache Anordnung mit kurzen Kraftpfaden erhöht Effizienz, Steifigkeit und Lebensdauer des Systems.
- Präzise Ausrichtung (Fluchtung): Dies ist einer der kritischsten Punkte. Alle Spindelhubgetriebe, Kegelradgetriebe, Verbindungswellen und Stehlager müssen exakt auf einer Höhe und zueinander fluchtend montiert werden. Bereits geringe Fluchtungsfehler führen zu Verspannungen im System, erzeugen radiale Kräfte auf Wellen und Lager und verursachen erhöhten Verschleiß bis hin zum vorzeitigen Ausfall.
Durch die konsequente Einhaltung dieser Grundsätze entsteht ein mechanisch synchronisiertes Hubsystem, das sich durch hohe Präzision, Robustheit und Zuverlässigkeit auszeichnet – und das ganz ohne komplexe Elektronik, allein auf Basis des mechanischen ZIMM Systembaukastens.
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