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Linear Motion Control - 2021-10-04

Miniatur-Kugelgewindetriebe von NSK

Der Mensch ist das Maß: Die Antriebe z.B. von OP-Robotern, MRT- und CT-Geräten sowie von Blutpumpen müssen so ausgelegt sein, dass sie hochpräzise und mit großer Laufruhe ihre Aufgabe erfüllen und z.B. auch keinerlei Verschmutzungen abgeben. Speziell für diese Aufgabe bietet NSK ein Programm an Linearführungen und Kugelgewindetrieben für kleinste Bauräume, das kontinuierlich erweitert wird. Zu den Besonderheiten dieses Programms gehört u.a. eine besondere Oberflächenbearbeitung an den Laufbahnen der Kugelgewindetriebe.

Dass in diesem sensiblen Anwendungsbereich die Miniaturisierung eine zentrale Rolle spielt, ist nicht überraschend. OP-Roboter führen kleinteilige Bewegungen mit (im Vergleich zu Industrie-Anwendungen) geringem Drehmoment, aber höchster Positioniergenauigkeit aus. Ebenso muss ein Höchstmaß an Laufruhe gewährleistet sein. Auch bei Blutpumpen oder Herzunterstützungssystemen kommt es nicht auf große Leistung an, sondern auf einen dauerhaft ausfallsicheren Betrieb bei großer Laufruhe.

Diese Anforderungen erfüllen die Komponenten und Systeme der Lineartechnik, die NSK mit Blick auf das Einsatzprofil der Medizintechnik entwickelt hat. Dazu gehört ein breites Produktionsspektrum an Miniatur-Kugelgewindetrieben (Ø4 mm ~ 15 mm) und Miniatur-Linearführungen (Gr. 05-15).

Viele dieser Miniaturkomponenten sind mit dem optionalen K1-Schmiersystem K1 ausgestattet, das einen langen wartungsfreien und damit ununterbrochenen Einsatz ermöglicht. Durch das Minimalmengenschmiersystem bleiben diese Einheiten zudem dauerhaft sauber und funktionsfähig. Für Kurzhub-Anwendungen stehen speziell entwickelte Schmierfette zur Verfügung.

Bei den NSK Kugelgewindetrieben kommt zudem eine besondere Oberflächenbearbeitung an den Laufflächen der Kugellaufbahn zum Einsatz. Eine spezielle Textur, die durch eine Superfinish-Bearbeitung erzeugt wird, schafft die Voraussetzung dafür, dass der Schmierstoff in der Laufbahn gehalten wird und dass ein nur sehr geringes Reibungsmoment erzeugt wird. Darüber hinaus gewährleistet dieser Glättungseffekt einen sehr gleichmäßigen, ruhigen Lauf der Linearkomponenten. Je nach Anwendung werden die Komponenten auch mit anderen Arten der Oberflächenbeschichtung gefertigt.

Welche Extrem-Anforderungen Linearantriebe hier erfüllen müssen, zeigt ein Kugelgewindetrieb, den NSK für einen Hersteller von mobilen Herzunterstützungs-systemen entwickelt hat. Bei diesen Systemen wird der Blutkreislauf des Patienten über Kanülen mit Druckluftmembranpumpen verbunden, die sich außerhalb des Körpers befinden. Ein Miniatur-Kugelgewindetrieb von NSK (Bild) führt 60 bis 130mal pro Minute einen Hub von bis zu 55,5 mm aus und drückt damit eine definierte Menge Luft gegen die Membran, auf deren anderer Seite sich die Kanülen und mit ihnen der Blutkreislauf des Patienten befinden. Hier erfüllen die Kugelgewindetriebe somit eine höchst sensible, lebensrettende Aufgabe.

Bei der Auswahl des Antriebssystems war die Lebensdauer das entscheidende Kriterium. Beim Vergleichstest verschiedener Linearantriebe haben die NSK-Antriebe mit rund 120 Millionen Zyklen den mit Abstand besten Wert erreicht.

Neben solchen körpernahen Anwendungen und OP-Robotern kommen NSK-Linearantriebe u.a. auch in Laborinstrumenten, Blutanalysegeräten und bildgebenden Medizingeräten (Mikroskope, CT, MRT…) zum Einsatz. Das gilt für Einzelkomponenten ebenso wie für komplette Baugruppen (z.B. Kugelgewindetrieb plus Linearführung) und die Monocarrier-Antriebssysteme mit integriertem Servo- oder Schrittmotor.

 

Bild 1): Die Miniatur-Kugelgewindetriebe von NSK kommen u.a. in Herzunterstützungs-systemen zum Einsatz.

Bild 2): Zum NSK-Programm für die Medizintechnik gehören u.a. die Miniatur-Linearführungen der PU-/ PE-Serie. 

Bild 3): Hersteller von medizinischen Labor- und Analysegeräten nutzen das NSK Monocarrier-Antriebssystem für anspruchsvolle Handling-Aufgaben. 

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