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Aktuelles über Antriebselemente

Zahnrad, Zahnriemen, Zahnstange, Welle, Kette, Förderband

Tretter10215Anwenderbericht

Mit den Drehmomentkugelbuchsen hat Dr. Tretter besondere Maschinenelemente im Portfolio, die sich in anspruchsvollen Anwendungen bereits bestens bewährt haben. Auch als Nutwellenführungen bezeichnet, können sie Drehmomente übertragen und abstützen – jeweils bei gleichzeitiger Translation – und das selbst in engen Bauräumen. Das System kann über die Kugelgröße spielfrei eingestellt und die Steifigkeit über eine entsprechende Vorspannung erhöht werden. Das ist ein großer Vorteil im Vergleich zu normalen Kugelbuchsen. Nun erhöht der Anbieter mit weiteren Versionen dieser Baureihe die Flexibilität für Konstrukteure.



Drehmomentkugelbuchsen, auch Nutwellenführungen genannt, können Drehmomente übertragen und abstützen – jeweils bei gleichzeitiger Translation. Bei der Übertragung erfüllen diese Elemente die Funktion einer Vielkeilwelle. Durch das Wälzelement Kugel tritt kein Stick-Slip-Effekt auf. Außerdem läuft die Kugel in eingeschliffenen Nuten und lässt damit höhere Belastungen als herkömmliche Rundführungen zu. Die Translationsbewegung und der Reversierbetrieb erfolgen ruckfrei. Kommt diese Kugelbuchse als Drehmomentabstützung zum Einsatz, übernimmt sie die Aufgabe einer Profilschienenführung oder von zwei parallelen Rundführungen. Genau wie Kugelbuchsen eignet sie sich auch als tragendes Konstruktionselement, das sich einfach an die Umgebungskonstruktion anbinden und montieren lässt. Der Anwender kann je nach Einsatzfall vorgespannte Elemente bestellen.

Konstruktion umliegender Teile vereinfacht

Eine Variante dieses Antriebselements ist die Drehmoment-Flanschkugelbuchse. Je nach Größe hat sie einen abgeflachten oder einen runden Flansch. Die Wandstärken und Kugeldurchmesser sind optimiert, um eine kompakte Konstruktion zu ermöglichen. Durch den Flansch kann der Monteur die Buchse einfach installieren. Dies vereinfacht auch die Konstruktion der umliegenden Teile. Eine weitere Variante ist die Rotations-Drehmoment-Kugelbuchse. Bei ihr ist der Außenring drehbar gelagert. Sie kann gleichzeitig Linear- und Rotationsbewegungen aufnehmen und bietet somit eine raum- und gewichtssparende Lösung für viele Handhabungs- und Automationsaufgaben. Die Kombination aus Nutwelle und Rotationsmutter reduziert außerdem die Anzahl der Bauteile erheblich im Vergleich zu einem konventionellen System. Diese Kombination verringert auch den Durchmesser des Gehäuses, es ist leichter und lässt sich einfacher montieren.

Von Mehrachssystem bis Leiterplattenbestückung

Tretter20215Tretter hat die Baureihe nun um weitere Typen ergänzt. Dazu gehören die neu entwickelten Kompakt-Drehmomentkugelbuchsen vom Typ SSP AM. Erhältlich sind diese derzeit in den Größen 4 und 5. Neu bei der Version „AM“ ist die außenliegende Umlenkkappe. Zudem sind Außendurchmesser und Länge der Mutter kleiner als bei der Standardausführung SSP. Bei Größe 4 erfolgt die Drehmomentabstützung nicht mehr über eine Passfedernut sondern durch eine Senkung. Sie eignet sie sich zum Beispiel für den Einsatz in Mehrachssystemen. Einbauen lassen sie sich weiterhin in Anlagen für die Leiterplattenbestückung. Auf Wunsch gibt es die Drehmomentkugelbuchsen auch in Niro.

Erweitert hat der Spezialist zudem das Programm an Rotations-Drehmomentkugelbuchsen mit den Typen SPB und SPB-KP. Der Typ SPB kombiniert Nutwellenführung und Schrägkugellager in X-Anordnung. Radiale und axiale Lasten und Momente können somit in einem ausgewogenen Verhältnis übertragen werden. Damit haben Konstrukteure für rotative Anwendungen mit hohen Geschwindigkeiten eine passende Lösung. Die Ausführung SPR ist dagegen mit Kreuzrollen ausgestattet, die sich direkt am Außenzylinder der Nutwellenführung befinden. Sie ist damit kompakter und leichter gebaut und trotzdem sehr steif. Eine typische Anwendung ist zum Beispiel die Schwenkbewegung zwischen zwei Positionen in Werkzeugwechslern.

Kurzhub-Drehmomentkugelbuchsen – die etwas andere Version

Konstrukteure können jetzt auch auf die neuen Kurzhub-Drehmomentkugelbuchsen zugreifen. Konzipiert sind diese als hochpräzise Linearlager mit sehr geringer Reibung. Sie unterscheiden sich grundlegend von den anderen Ausführungen der Drehmomentkugelbuchsen, bei denen die Kugeln in der Mutter umlaufen. Dadurch lassen sich beliebig große Hubwege umsetzen. Die Kurzhub-Drehmomentkugelbuchsen haben dagegen einen Käfig mit Aussparungen, in denen die Kugeln liegen. Somit findet kein Kugelumlauf statt, sondern der Käfig bewegt sich bei der Linearbewegung in der Mutter. Durch dieses Prinzip wird der maximal mögliche Hub auf das Doppelte des Verfahrwegs des Käfigs in der Mutter begrenzt. Diese Bauweise ermöglicht eine um etwa 20 % kompaktere Mutter. Im Standard besitzt diese Variante auch keine Enddichtungen, weil die Bewegungen gleichmäßig und in der Regel reibungsarm erfolgen sollen. Bei schmutzigen Umgebungsbedingungen sind daher Faltenbälge und/oder Schutzabdeckungen vorzusehen. Da alle Teile der Kurzhub-Drehmomentkugelbuchsen aus rostbeständigem Stahl bestehen, funktionieren sie auch bei Betriebstemperaturen von -20° bis +140 °C problemlos.

Einsatz in Beschichtungs- und Lackieranlage

Mit ihren besonderen Eigenschaften setzen insbesondere Sondermaschinenbauer auf Drehmomentkugelbuchsen. Dazu gehört ein Hersteller automatisierter Beschichtungs- und Lackieranlagen, die zur funktionellen und dekorativen Beschichtung von Serienteilen oder zur Innenbeschichtung von Metallverpackungen wie Tuben, Dosen oder Getränkeflaschen im Einsatz sind. Ist das Aluminiumbauteil tiefgezogen und zum Beispiel zur Tube geformt, mit Gewindering und Beschnitt versehen, nehmen diese Anlagen sie mit Vakuumtrommeln auf und stoßen sie in Futter ein. Diese werden auf eine Geschwindigkeit von bis zu 3000 min-1 beschleunigt. Anschließend fahren Spritzapparate, die mit einer Düsenverlängerung ausgestattet sind, in das Innere der Bauteile und lackieren sie von Innen aus. Die kleinsten Tuben liegen in der Größenordnung von etwa 9 mm. Damit der Lack sauber verteilt werden kann, ist eine präzise Bewegung gefordert. Schon kleinste Schwingungen in der Maschine können die Lanzen von ihrer exakten Position abbringen.

Um den Lacknebel oder das Pulver, das beim Beschichtungsvorgang freigesetzt wird, sofort aufzunehmen, befindet sich in jeder Maschine eine Absaugung. Je größer ihr Querschnitt ist, desto effizienter arbeitet sie. Der Querschnitt kann allerdings nicht beliebig groß gewählt werden. Denn im Bauraum befindet sich neben der Absaugung ein Großlager, in dem die Schienenführung sitzt, die für die Hubbewegung der Spritzeinheit verantwortlich ist. Um den Bauraum zu minimieren, mussten die Konstrukteure die Führungsart der Spritztechnik ändern. Zu diesem Zeitpunkt waren noch Linearführungen verbaut. Kugelbuchsen waren keine Alternative, weil sie nicht die geforderte Leistung lieferten. Die Entwickler entschieden sich für die Drehmomentkugelbuchsen: Die höhere Steifigkeit der Führung wirkt sich beispielsweise besonders auf die Genauigkeit und das Schwenkverhalten aus. Denn durch die Massen, die während des Hubvorgangs der Spritzeinheit bewegt werden, kommt die Maschine leicht ins Schwingen. Die Wandstärken und Kugeldurchmesser der Drehmomentkugelbuchsen sind optimiert, um eine kompakte Konstruktion zu ermöglichen. Durch den Flansch lässt sich die Buchse leicht montieren. Bei all diesen Vorteilen können sie die gleichen Lasten aufnehmen und sind genauso leistungsstark wie Schienenführungen.

Einsatz in Zuführ- und Handhabungssystem

Tretter30215Auf Drehmomentkugelbuchsen setzt auch ein Hersteller von automatisierten Zuführ- und Handhabungssystemen, die Werkzeuge, Werkstücke, Baugruppen oder Rohstoffe taktzeitoptimiert zwischen definierten Prozessschritten sicher und kostengünstig positionieren und kontrollieren. Hohe Anforderungen waren an ein Beladesystem gestellt, das Nockenwellen stapelt und über ein Greifsystem einer Schleifmaschine zuführt. Kommen die Werkstücke über ein Band, einen Hubtaktförderer oder eine Stapelzelle zum Beladesystem, werden sie ausgerichtet und anschließend auf ihre Kontur geprüft. Eine Schnellwechsel-Greifertechnik nimmt ein Rohteil und legt es in die Zuführeinheit, die es zur Schleifmaschine transportiert, gleichzeitig entnimmt es ein Fertigteil.

Eine Herausforderung für die Automatisierungsspezialisten bestand darin, eine sehr kurze Taktzeit bei der Zuführung der Werkstücke zu realisieren. Dazu muss der Schlitten, der auf den Wellen verfährt, kompakt und gewichtsoptimiert gebaut sein. In die Maschinen sind nun zwei Wellen mit je einer Drehmomentkugelbuchse eingebaut. Diese sind so leistungsgerecht ausgelegt und hochwertig gefertigt, dass montagefertige Standard-Elemente zum Einsatz kommen. Weil mit dieser Lösung keine Antriebe auf dem Schlitten mitfahren, sind sehr wenige Kabel erforderlich. Ohne die Drehmomentkugelbuchsen müsste ein enormer Aufbau mit Energieführungen und Elektroleitungen mitgeführt werden, der viel Platz beansprucht und schwer ist. Somit wird das ganze System schneller, leichter und kompakter. Die Werkstückwechselzeiten konnten die Konstrukteure dadurch erheblich verkürzen.
Bild oben: Drehmomentkugelbuchsen in der Lackiermaschine: Kompakter als Schienenführungen, aber genauso belastbar und leistungsstark.

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