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Vorbei sind die Zeiten, in denen Ärzte alle medizinischen Geräte in einer Tasche mit sich führten. Heutzutage ist die Ausrüstung des Gesundheitswesens eine Mischung aus den neuesten Technologien aus den Bereichen Physik, Elektronik, Software und Mechanik. Moderne Scan- und Bildgebungsgeräte ermöglichen den Ärzten Diagnosen und Einblicke in das Innere ihrer Patienten, die noch vor 50 Jahren unvorstellbar waren, und eine wachsende Zahl verschiedener mechatronischer und robotergestützter Geräte hilft bei der Durchführung von Operationen und anderen medizinischen Behandlungen. Allediese erstaunlichen medizinischen Geräte müssen strenge Anforderungen in Bezug auf Sicherheit und Zuverlässigkeit erfüllen, wobei einige Maschinentypen auch präzise Bewegungen und Positionierungen erfordern, ohne diese zu beeinträchtigen. TwinSpin®-Getriebe werden in verschiedenen medizinischen Anwendungen eingesetzt, und in den folgenden Zeilen möchten wir Ihnen die Vorteile unserer Getriebetechnologie vorstellen.
Robuste Konstruktion und Überlastbarkeit
Wie bereits erwähnt, ist die Sicherheit des Patienten und des Gesundheitspersonals eines der wichtigsten Merkmale eines medizinischen Geräts. Jedes potenzielle Risiko einer Verletzung oder eines Unfalls muss um jeden Preis vermieden werden. Aus diesem Grund müssen kritische Komponenten auf der rotierenden Achse, die sich in unmittelbarer Nähe des Menschen befinden oder den Patienten bewegen, robust und für eine sehr hohe Überlast ausgelegt sein. Ein Überlastfaktor vom 6-fachen der Nennlast und mehr wird gefordert und getestet.
TwinSpin® Untersetzungsgetriebe überstehen mehrere tausend Lastspitzen beim 5-fachen des Nenndrehmoments ohne Funktions- oder Präzisionsverlust. Um die strukturelle Grenze des Getriebes zu finden, haben wir das Untersetzungsgetriebe der Serie G, Größe TS 115, Übersetzung 43, mit statischer Drehmomentüberlastung getestet. Das Nenndrehmoment des Getriebes beträgt 173 Nm und das 5-fache Notfalldrehmoment 865 Nm. Mit einem Sensor wurde die Abtriebswelle des Getriebes belastet und geprüft, ob die Hysteresekurve bei einem Lastmoment von 2 700 Nm unterbrochen wurde. Im nächsten Schritt haben wir das Hauptlager mit Kippmomentüberlastung getestet. Das maximale Biegemoment des TS 115 beträgt 560 Nm, so dass wir wie bei der Drehmomentüberlastung eine Kippmomentüberlastung angewendet haben. Die Belastung ging bis zu einem Kippmoment von 3200 Nm, als eine plastische Verformung der Schrauben sichtbar wurde und der Test abgebrochen wurde.
Die wichtige Beobachtung aus beiden Überlasttests war, dass das Untersetzungsgetriebe nicht in Einzelteile zerfiel und die inneren Komponenten zusammenhielten. Das heißt, wenn ein sehr hoher Sicherheitsfaktor erforderlich ist, können anstelle von überdimensionierten Komponenten, die keine hohe Überlastfähigkeit haben, TwinSpin® Untersetzungsgetriebe verwendet werden.
Der nächste wichtige Parameter eines Untersetzungsgetriebes, das für medizinische Anwendungen verwendet wird, ist seine gleichmäßige Bewegung ohne starke Vibrationen und eine geringe Geräuschentwicklung. TwinSpin® Hochpräzisionsgetriebe sind einstufige Untersetzungsgetriebe und in der Standardausführung mit Vollwelle wird keine zusätzliche Vorstufe verwendet. In der Hohlwellenversion wird entweder eine Stirnradvorstufe oder ein Zahnriemen mit Riemenscheibe verwendet. Um eine gleichmäßige Bewegung des Abtriebs zu gewährleisten, sind geringe Torsionsschwingungen erwünscht. Die Schwingungsamplitude ist abhängig von der Größe des Getriebes, der Qualität der bearbeiteten Komponenten, aber bis zu einem gewissen Grad auch von der Art des Untersetzungsprinzips. Im Allgemeinen weisen TwinSpin® Untersetzungsgetriebe geringe Drehschwingungen auf. In der Abbildung unten sehen Sie ein Beispiel für die Messung von Drehschwingungen. Die Amplitude wird in Mikrometern und bei einer maximalen Eingangsdrehzahl von bis zu 1500 U/min gemessen. Das Bild zeigt die Messung der Torsionsschwingung eines Hohlwellengetriebes der Größe TS 115 GH, Übersetzung 123.
Bild 1
Eine reibungslose und vibrationsfreie Bewegung ist bei Bildgebungs- und Abtastgeräten erforderlich, bei denen das Bild des gescannten Körperteils scharf und konzentriert sein muss.
Hohes Abtriebsdrehmoment bei kleinem Durchmesser
Bei Anwendungen, bei denen der Bauraum begrenzt ist (was in der Medizintechnik häufig der Fall ist), ist ein hohes Ausgangsdrehmoment in einem kompakten Gehäuse unerlässlich. Betrachtet man Untersetzungsgetriebe bis zu einem Durchmesser von 120 mm, so bietet SPINEA® ein breites Portfolio an Voll- und Hohlwellenlösungen. Die großen Hohlwellen-Durchmesser in Kombination mit den hohen Nenndrehmomenten der GH-Untersetzungsgetriebe bieten ein Potenzial für kompakte und zuverlässige medizinische Maschinenlösungen.
Geringere Übersetzung für geringes Rückdrehmoment und hohen Wirkungsgrad
Bei einigen Anwendungen, bei denen verschiedene Maschinenteile von Hand positioniert werden müssen, können kleinere Übersetzungen mit niedrigen Werten des Rückdrehmoments interessant sein. Natürlich hängt die Größe des Rückdrehmoments von mehr Faktoren ab als von der Übersetzung, aber die Übersetzung ist der wichtigste Faktor im TwinSpin®-Getriebe. Das nächste Bild zeigt die Messung des Rückdrehmoments der Größe TS 125 GH mit der Übersetzung 49. Das Nenndrehmoment des TS 125 GH beträgt 180 Nm und das Beschleunigungsdrehmoment 450 Nm. Das Getriebe ist vollständig abgedichtet.
Bild 2
Jede medizinische Anwendung stellt andere Anforderungen an die verwendeten Bewegungsgeräte. In den vorangegangenen Zeilen wollten wir auf einige technische Merkmale der TwinSpin® Untersetzungsgetriebe hinweisen, die für Konstrukteure von medizinischen Geräten interessant sein könnten.
Wenn Sie mehr über unsere hochpräzisen Untersetzungsgetriebe TwinSpin® erfahren möchten oder eine Frage zu deren Leistung, zur Modifikation oder Optimierung unseres Getriebes für Ihre medizinische Anwendung haben, wenden Sie sich bitte an unsere Vertriebsabteilung.
