In modernen Computertomographen werden große rotierende Lasten bewegt: Was sich da um den Patienten dreht, erreicht ein Gewicht von bis zu 1 t, die es sicher und präzise zu lagern gilt: Ohne exakten Rund- und Planlauf gäbe es keine präzisen Aufnahmen, die aus der Überlagerung der einzelnen Schnittbilder entstehen. Wichtig für die Anwendung im CT ist aus dem gleichen Grund, dass keine Vibrationen auftreten – und für den Patienten zählt, dass die Untersuchung am besten leise erfolgt.
All diesen Anforderungen muss das Hauptlager in einem Computertomographen gerecht werden. Solche Hochleistungslager, die meist kundenspezifisch entwickelt werden, baut zum Beispiel die Franke GmbH aus Aalen. Sie erreichen Drehzahlen von bis zu 400 min-1, wobei die Geräuschentwicklung unter 60 dB (A) bleibt. Das entspricht etwa einem Gespräch in normaler Lautstärke oder einem Rasenmäher in 10 m Entfernung.
Speziallager für CT, Röntgengeräte und mehr
„Mehr als 100 000 unserer CT-Lager sind in der Medizintechnik bereits im Einsatz. Darüber hinaus finden sich Franke Speziallager in Röntgengeräten, Deckenampeln und Zentrifugen“, sagt Stephan Kuhn, der bei Franke als technischer Vertriebsleiter tätig ist. Die Auftraggeber erhalten für diese Anwendungen üblicherweise die komplette Baugruppe aus einer Hand, also eine Kombination aus Leichtbaulager, Torque-Motor und Steuerung, die aufeinander abgestimmt sind.
Die Lager, die bei Franke hergestellt werden, sind Drahtwälzlager, die sich von bekannten Kugellagern unterscheiden. Der Unterschied liegt in den Laufringen. Beim Drahtwälzlager rollen die Wälzkörper nicht auf massiven Gehäuseringen, sondern auf Drähten. Diese präzisionsgeschliffenen Laufringe aus gehärtetem Stahl in Vier-Punkt-Anordnung ermöglichen es, die Lager für Belastungen aus allen Richtungen spielfrei einzustellen.
Die Flexibilität dieses Prinzips erlaubt es, freier und einfacher zu konstruieren. Durch ihre patentierte Technologie bieten Franke-Drahtwälzlager viel Freiheit bei der Bauweise, ohne Kompromisse bei der Belastbarkeit eingehen zu müssen. Gehäuse, die den Kern des Lagers umschließen, lassen sich in vielen leichten Materialien realisieren und in der Geometrie an den Einsatzzweck anpassen. Dabei sind Anpassungen durch Sonderkonstruktionen erreichbar, aber auch im Standardprogramm möglich. So kann bei einer Anwendung die Dynamik im Vordergrund stehen, die Präzision oder die Geräuschentwicklung. Auch ein Kompromiss zwischen den Aspekten ist machbar.
Elastomereinlagen vermindern die Geräuschentwicklung
Der Drehwiderstand beispielsweise ist einstellbar und kann den Anforderungen angepasst werden. Elastomereinlagen zwischen Gehäuse und Laufringen entkoppeln das Lager und verhindern die Übertragung von Körperschall, was für die Geräuschentwicklung entscheidend ist. Auch Parameter wie Werkstoff, Gehäuseform oder die Beschaffenheit der Wälzkörper können variiert werden.
Der Direktantrieb ist in die Drahtwälzlager integriert, was zur Energieeffizienz der Baugruppe beiträgt. Das ruhende Lagerteil bildet den Stator, das bewegte fungiert als Rotor des Motors. Auf Bauteile wie Getriebe und Antriebsritzel und somit auf komplexe Schmierkreisläufe kann man verzichten. Auch verschleißträchtige Baugruppen wie Zahnriemen, Wellen oder Ketten, entfallen. Das kommt der Präzision beim Positionieren zugute wie auch der Lebensdauer des Systems. Die bewegten Massen fallen geringer aus, und der Leistungsverlust durch Reibung wird minimiert. Direktangetriebene Lager eignen sich damit insbesondere für Anwendungsfälle, bei denen hohe Leistungsfähigkeit und geringer Platzbedarf wichtig sind.
Drahtwälzlager bis 2000 mm sind lieferbar
Leichtbaumaterialien wie Aluminium, Kunststoff oder Karbon ermöglichen Gewichtseinsparungen beim Gehäuse. So kann der Motor kleiner dimensioniert werden, was zu Energieeinsparungen von bis zu 30 % führt. Die Lager sind in Durchmessern von 100 mm bis 2000 mm ab Lager lieferbar.
In Projekten sind zahlreiche Konstruktionsvarianten für verschiedene Branchen umgesetzt worden: Ein Beispiel sind zweireihige Schrägkugellager für sehr hohe Drehzahlen oder eine besonders raumsparende Drehverbindung, die in Gepäckscannern mit hohen Umfangsgeschwindigkeiten läuft. Allen gemeinsam ist der geräuscharme Lauf.
Abgesehen von Lagern für die Medizintechnik sind auch Anwendungen im Fahrzeugbau, für Pick & Place, die Montage oder die Automation bereits umgesetzt worden. Im Maschinenbau bieten die Drahtwälzlager Vorteile bei der Werkstückpositionierung.
Über den Hersteller
Auf der Suche nach einer raumsparenden Lagerung für ein optisches Gerät entwickelte der Ingenieur Erich Franke 1936 das Drahtwälzlager. Seine Erfindung beschrieb er als „ein Kugellager mit besonders geringem Raumbedarf, mit welchem sich ohne Schwierigkeit die höchsten Anforderungen an die Genauigkeit des Laufs eines Körpers auf einem anderen erfüllen lassen.“ Innovative Lösungen sind auch heute das Ziel. Das Produktprogramm umfasst rotative und lineare Komponenten, mit und ohne Antrieb.
Kontakt zum Hersteller:
Franke GmbH
Obere Bahnstr. 64
73431 Aalen
E-Mail: info@franke-gmbh.de
