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Automatischer Portier arbeitet mit Planetengetriebe

Als zentrales Funktionselement eines automatischen Zugangssystems müssen Planetengetriebe einiges aushalten. Foto: IMS Gear
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Zutrittssysteme müssen insbesondere zu Stoßzeiten schnell und zuverlässig funktionieren. In Zusammenarbeit mit der Bühler Motor GmbH hat das niederländische Unternehmen Eltrex Motion eine Antriebslösung für leistungsfähige Sensorschleusen entwickelt, die auf einem dreistufigen Planetengetriebe der Firma IMS Gear basiert.

Auf und zu – bis zu 30-mal pro Minute, Jahr für Jahr. Und das ganze bei gleichzeitig kompakter Bauweise: „Ein am Markt erfolgreiches Zugangssystem muss schlank ausgeführt sein, elegante Proportionen besitzen und darf nur wenig Grundfläche beanspruchen, um sich zum Beispiel in moderne Foyers einzufügen“, beschreibt Verkaufsingenieur Andreas Sigwart von IMS Gear die grundsätzliche Herausforderung. Je schlanker die Lösung, umso mehr Systeme lassen sich auf gegebenen Raum installieren, mit entsprechender Steigerung der Kapazität. Geräuscharmut zählt als weiteres wichtiges Kriterium – und das, was an Geräusch unvermeidbar ist, darf nicht als unangenehm empfunden werden. Übersetzt in technische Anforderungen: Viel Drehmoment auf engstem Bauraum übertragen, ruhig laufen, hohe Radiallast bändigen.

Ein modularer Baukasten als Grundlage
„In diesem Projekt hat sich erneut das modulare System des IMS Gear-Baukastens in der Praxis rundum bewährt“, meint Heinz-Gert Hagedorn, Vice President Sales & Engineering Planetary Gears bei IMS. Denn der Zeitplan war eng gesteckt, die geforderte Lösung sollte in wenigen Monaten einsatzbereit sein. „Von unserem langjährigen Partner Bühler Motor haben wir den Hinweis erhalten, dass IMS Gear ein kompetenter Partner sein würde“, berichtet Eric Peeters, Key Account Manager bei Eltrex. Der Tipp habe sich als zutreffend erwiesen: „Das modulare System erlaubte es, zeitnah das gesamte mechatronische System mit Motor, Getriebe, Bremse und Steuerung mit unterschiedlichen Untersetzungen und Konfigurationen immer wieder zu testen. Das hat kein anderes Unternehmen bieten können“, so Peeters.
„Man kann viel berechnen, wirkliche Aussagekraft besitzen aber die Versuche, man muss es eben ausprobieren“, ergänzt Ingenieur Sigwart. Der Endkunde war mit den Testergebnissen zufrieden: Vor allem die kurzen Reaktionszeiten überzeugen den niederländischen Konzern, weil somit Zeit gewonnen wurde, um die verbleibenden Systemkomponenten aufeinander abzustimmen und trotzdem eine schnelle Einführung zu realisieren.
In der eintürigen Ausführung des Systems musste eine schwere Scheibe aus Sicherheitsglas bewegt werden. Bewegung bedeutet in diesem Fall: Schnell beschleunigen, stark abbremsen – und dies bei minimaler Geräuschentwicklung. Angesichts der hohen Lastanforderungen wählten die IMS Gear-Ingenieure das für den Bauraum größtmögliche Planetengetriebe aus ihrem „Baukasten“ aus (mit einem Durchmesser von 72 Millimetern). In der ersten Stufe, die den wesentlichen Teil der hohen Drehzahl des Elektromotors bei noch geringem Drehmoment untersetzt, kommen Planetenräder aus Kunststoff zum Einsatz – für die wirkungsvolle Reduktion der Geräuschemissionen beim Öffnen und Schließen.
Hybride Werkstoffkombination vereinbart konkurrierende Ziele
Der Auswahl passender Kunststoffe und der werkstoffadäquaten Verzahnung kommt bei Automatiktüren eine besondere Bedeutung zu. Im konkreten Fall war eine Schrägverzahnung das Mittel der Wahl: Sie sorgt für leisen Lauf und reibungslose Bidirektionalität beim steten Wechsel vom „Auf“ zum „Zu“ – und wieder zum „Auf“.
In der zweiten und dritten Stufe liegen geringere Umdrehungs-Geschwindigkeiten der Planetenräder und damit tendenziell weniger Geräusch an, dafür in der dritten Stufe das volle Drehmoment; hier wurde auf eine gerade verzahnte Metallausführung zurückgegriffen. Durch die hybride Werkstoffkombination lassen sich zwei eigentlich konkurrierende Ziele – Geräuscharmut und Übertragung hoher Drehmomente – in einem Getriebe moderieren.
Angesichts der schnellen Taktung der Öffnungs-Schließ-Zyklen und der hohen Komfortanforderungen darf die Lagerung kein Spiel aufweisen. Auch in dieser Frage kam es zu umfangreichen Tests diverser Lagerarten; der Entschluss fiel schlussendlich auf den Einsatz zweier Kugellager. Die hohe Variabilität der Baukastenlösungen auf der Abtriebseite erlaubt es, kundenspezifisch einen überlangen Flansch anzubringen, so dass sich die Kugellager maximal weit auseinander liegend befinden. So können die Radialkräfte der Glastür auch in der schwersten Ausführung aufgenommen werden, ohne die Getriebe- bzw. Motoreinheit zu belasten.
Schnelle Ableitung von Derivaten als zusätzlicher Vorteil
„Der modulare Ansatz hat uns über alle Projektphasen hinweg geholfen, den vielen unterschiedlichen Anforderungen des komplexen mechatronischen Gesamtsystems gerecht zu werden, weil geänderte Ausführungen immer schnell verfügbar waren“, verweist Eltex-Account Manager Peters auf einen gewichtigen Vorteil. Denn ein modulares System bedeutet eben auch: Kürzere Markteinführungszeiten und somit wirtschaftliche Vorteile, weil Lösungen den tatsächlichen Anforderungen angepasst werden können.
Die entstandene Lösung wird vom Endkunden auf vielfältige Weise eingesetzt, vor allem in Bank- und Bürogebäuden sowie in öffentlichen Einrichtungen. Die Nachfrage wächst: Die Zahl der Besucher etwa in Unternehmenszentralen oder Verwaltungsgebäuden ist enorm – da hat das Sicherheits- oder Rezeptionspersonal Schwierigkeiten zu erkennen, wer einen bestimmten Gebäudebereich betreten darf und wer nicht. Zuverlässige Sicherheitsschleusen wirken entlastend, indem sie dafür sorgen, dass nur autorisierte Besucher Zugang zu den gesicherten Bereichen eines Gebäudes erhalten – auch bei hohem Besucheraufkommen.
Christin Fröschle ist Executive Assistant Corporate Marketing bei IMS Gear in Donaueschingen.
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