Erleichtertes Probenhandling mittels Probenkopfhalter und modernerner Maschinenelemente

Moderne, ergonomische Montagehilfe der Tech-Solute GmbH, die es ermöglicht, zu montierende Probenköpfe möglichst frei zu orientieren und zu fixieren.

Bei Konstruktionslösungen unkonventionelle Wege zu beschreiten, gehört zum Tagesgeschäft der Tech-Solute GmbH. Entsprechend entwickelt das Unternehmen aus Bruchsal eine Vielfalt von Ideen bis zur Serienreife, erstellt Funktionsmuster sowie Prototypen und begleitet den Prozess der eigenen und kundenseitigen Innovationsentwicklung. So wurde z. B. von Tech-Solute vor Kurzem für einen Kunden aus dem Bereich der biomedizinischen Messtechnik eine Montagehilfe für die Arbeit an Laborproben entwickelt und als Prototyp hergestellt.

Diese Neukonstruktion ermöglicht es, den Probenkopf in unterschiedlichen Ebenen frei zu bewegen und ohne Kraftaufwand zu positionieren. Anschließend wird die Montagehilfe in der für das Personal und die Proben bestmöglichen Position sicher fixiert. Zu diesem Zweck sind bei der Anwendung vier Klemmelemente sowie eine Gasdruckfeder der ACE Stoßdämpfer GmbH in einer Konstruktion vereint.

Durch die geschickte Kombination dieser und anderer Komponenten sowie dank agiler Produktentwicklung ist es dem Mechanik-Entwicklungsteam rund um Projektleiter Philipp Aders von Tech-Solute gelungen, in kurzer Zeit einen funktionsfähigen Probenkopfhalter als Prototyp aufzubauen, der sich bereits bei Produktionstests bewährt hat. Zum Vorgehen merkt sein Kollege Schweinberger an: „Da wir eine schnelle, kostengünstige und effiziente Lösung gesucht haben, war der Plan, auf Standardkomponenten zurückzugreifen. Aus vergangenen Projekten kannten wir die Vorzüge der Maschinenelemente von ACE. So erlauben die Klemmelemente eine Fixierung in jeder Position, und dank der Gasdruckfeder vollziehen sich die Auf- und Abwärtsbewegungen ruckfrei und kraftsparend.“

Für diese Anwendung haben Ingenieure von Tech-Solute neben anderen hochwertigen Standardkomponenten für Linearantrieb und Pneumatik vier verschiedene Klemmelemente und eine Gasdruckfeder von ACE in einer Konstruktion vereint.

Dr.-Ing. Dirk Schweinberger
Gründer Tech-Solute

„Da wir eine schnelle, kostengünstige und effiziente Lösung gesucht haben, war der Plan, auf Standardkomponenten zurückzugreifen. Aus vergangenen Projekten kannten wir die Vorzüge der Maschinenelemente von ACE.“

Fixierung in jeder Position

Der Handhabungskomfort steht für das Bedienpersonal des Probenkopfes im Vordergrund. Die Neukonstruktion von Tech-Solute ermöglicht es, alle vier Achsen einzeln verstellen zu können. Dabei ist nur eine Hand zum Lösen der jeweiligen Achse und die andere zum Neu-Positionieren des Probenkörpers nötig. „Bis dato kam es im Labor vor, dass die Bewegungsrichtung bei einem Probengewicht von bis zu zehn Kilogramm nicht immer wirklich vorhersehbar gewesen ist. Das führte dazu, dass das Personal die Proben zusätzlich manuell sichern, halten und ausrichten musste“, beschreibt Philipp Aders den vormals umständlichen Arbeitsvorgang. Die neue Montagehilfe erlaubt hingegen eine zeitgemäße Montage, so der Konstrukteur: „Durch die vier Achsen lässt sich der Probenkörper jetzt so positionieren, dass alle Bereiche, in denen montiert und gelötet werden muss, ohne Verrenkungen der Monteure bequem erreicht werden.“

Hochwertige Serienkomponenten gefunden

Die Montagehilfe ist an einem höhenverstellbaren Tisch befestigt, an dem sich eine senkrechte Linearführung aus Aluminium befindet. Diese lässt den gesamten Gelenkkopf elektrisch angetrieben relativ zur Tischplatte nach oben und unten fahren. Um das Heben und Senken des Probenkopfhalters zu erleichtern, ist eine Gasdruckfeder des Typs GS-22-250 von ACE verbaut. Bei deren Auswahl wurde die schnelle Umsetzung durch die Berechnungs- und Konfigurationstools auf der Website von ACE unterstützt.

Innerhalb kurzer Zeit sind damit kundenspezifische Auslegungen und Bestellungen möglich. Im Fall von ACE Industriegasfedern vollzieht sich die anschließende kundenspezifische Befüllung und Lieferung in der Regel innerhalb eines Arbeitstages. Gasdruck- oder Gaszugfedern kommen am besten zum Einsatz, wenn zuverlässige Unterstützung der Muskelkraft mittels eines hydraulisch funktionierenden Maschinenelements gewünscht wird. Ist der Probenkopfhalter dann dank der mechanischen Hilfe in gewünschter Position, übernimmt eine Klemmeinheit für Linearführungen von ACE die Arretierung. Das Maschinenelement vom Typ LOCKED PLK30-1-4B zeichnet sich durch kompakte Bauform aus und steht selbst bei gefetteten Schienen für höchste Haltekräfte. „Das Lösen erfolgt über einen Knopf am Gelenkkopf, der die Klemmeinheit durch Druckbeaufschlagung löst“, freut sich Aders über den präzisen Halt und die Arbeitserleichterung.

Zum Einsatz kommen Rotationsklemmeinheiten

Weitere Klemmkräfte wirken am Gehäuse, das auf dem Linearschlitten befestigt ist. Dort ist die erste, senkrecht zur Linearführung angeordnete Rotationsachse der Montagehilfe zu finden. Für Rotation und Arretierung sorgen zwei Rotationsklemmeinheiten des Typs R70-4B von ACE. Zudem ist ein Element zur Stangenklemmung vom Typ PN63-20-2-4B mittig zwischen den Rotationsklemmungen verbaut. Weiters sorgen Gleitlager dafür, dass im gelösten Zustand der Stangenklemmung nur eine Rotation und keine Translation ermöglicht und die Achse in der vorgesehenen Position gelagert wird.

Diese drei Achsen dienen zur flexiblen Orientierung des Probenkopfs. Alle Komponenten zur Fixierung werden über Pneumatikventile gelöst und sind im Normalzustand angezogen. Für die Rotation des Probenkopfes um dessen eigene Achse hat das Team von Tech-Solute eine Lagerung über drei Rollen vorgesehen, die durch einen Bremsklotz gehalten wird. Der Innenring dieses Lagers ist zu teilen und ermöglicht es, eine Vielzahl unterschiedlicher Probenköpfe an der Montagehilfe anzubringen. Geschäftsleiter Schweinberger resümiert: „Wie von unserem Kunden gewünscht, ist eine Gesamtkonstruktion entstanden, die ein optimales Wechselspiel zwischen kontrollierter Bewegung und sicherer Fixierung in jeder vom Laborpersonal gewünschten Position erlaubt.“