Kugelgewindetrieb | Sich drehende Kugelumlaufspindel
Der Kugelgewindetrieb wandelt eine Drehbewegung in eine Längsbewegung. Dabei verursacht er eine geringere Reibung als andere Linearantriebe, wie zum Beispiel die Trapezgewindespindel. So bietet er einen hohen Wirkungsgrad, was wiederum eine höhere Lebensdauer mit sich bringt. Der Artikel zeigt anhand von Neuheiten verschiedener Hersteller, wie diese Eigenschaften im einzelnen noch übertroffen werden können.
Kugelgewindetrieb 2026 – Das Wichtigste in Kürze
Der Kugelgewindetrieb (KGT) hat sich bis 2026 vom rein mechanischen Maschinenelement zum intelligenten Aktor gewandelt. Ein dominierender Trend ist die Substitution von Hydraulik: Durch neue Werkstoffe und Härteverfahren erreichen Hochlast-Kugelgewindetriebe mittlerweile Kraftdichten, die selbst in Pressen, Spritzgießmaschinen oder mobilen Arbeitsmaschinen den Verzicht auf Fluidtechnik ermöglichen – bei signifikant besserer Energieeffizienz.
Technologisch ist die integrierte Sensorik im High-End-Bereich Standard. Smarte Muttern erfassen Vorspannungsverlust, Temperaturanstieg und Vibrationen direkt am Wirkort. Diese Daten fließen in Predictive-Maintenance-Modelle ein, sodass der KGT seinen eigenen Verschleiß meldet, bevor die Positioniergenauigkeit leidet.
Konstruktiv liegt der Fokus auf Wartungsfreiheit und Downsizing. Durch optimierte Kugelrückführungen und interne Schmierstoffreservoirs erreichen moderne KGTs oft die Lebensdauer der Maschine ohne Nachschmierung. Gleichzeitig ermöglichen höhere Steigungen bei kompakten Durchmessern dynamischere Bewegungen in der Robotik und Medizintechnik.
Neuheiten und Innovationen
Informieren Sie sich über die neuen Innovationen der Wirkungsgrad-Champions:
Neue Umlenkung in Kugelgewindetrieb für anwendungsnahe Auslegung
27.02.2026 | Kammerer Gewindetechnik hat ein neues Konzept für Umlenksysteme in Kugelgewindemuttern entwickelt. Ziel ist es, Umlenkungen anwendungsnaher auszulegen und gleichzeitig die Fertigung flexibler und wirtschaftlicher zu gestalten. Mit ihm erhalten Anwender spürbarere Effekte auf Herstellkosten und Lieferfähigkeit bei Varianten.
Umlenkungen sind das Funktionszentrum der Kugelrückführung: Sie führen die Kugeln am Ende der Mutter zurück, damit sie kontinuierlich im Kreislauf laufen. Je nach Bauart erfolgt die Rückführung intern im Muttergehäuse oder extern über eine außenliegende Rohrführung. Die Ausführung beeinflusst Bauraum, Belastbarkeit, Laufruhe und damit die Eignung des Kugelgewindetriebs für präzise, verschleißarme Bewegungsaufgaben.
Mehr Varianten aus einem Fertigungs- und Auslegungskonzept
Ausgehend von unterschiedlichen Applikationsanforderungen – etwa begrenztem Bauraum, Mindestwandstärken, Lastoptimierung, maximaler Kraftübertragung oder materialseitigen Vorgaben z. B. in der Lebensmittelindustrie – hat Kammerer die Auslegung und Produktion der Umlenkstücke neu strukturiert. Nach dem neuen Konzept werden Einzelumlenkungen, axiale und radiale Gesamtumlenkungen sowie externe Umlenkungen abgedeckt:
- Einzelumlenkungen sind kompakt und konstruktiv einfacher, Gesamtumlenkungen zielen auf höhere Präzision und ruhigeren Lauf unter Last;
- Axiale Umlenkungen unterstützen kompakte Bauformen und hohe Laufruhe;
- Radiale Umlenkungen robust ausgelegt sind, dafür aber typischerweise mehr Bauraum beanspruchen.
Der Prozess in der Fertigung ist auf effiziente Werkzeugnutzung und Qualitätssicherung ausgelegt.
Das Kalkulationsprogramm orientiert sich an Anwendungsparametern und Zeichnungsdaten. Damit sollen Umlenkungen schneller und zielgerichteter auf Kundenanforderungen ausgelegt werden als Basis für eine zügige Angebotserstellung und robuste Umsetzung in der Produktion.
Schwerlast-Kugelgewindetrieb für extreme Verfahrgeschwindigkeiten
06.03.2024 | Thomson Industries hat sein Angebot an Kugelgewindetrieben für Schwerlastanwendungen um eine Hochgeschwindigkeitsoption erweitert. Mit einer außergewöhnlich hohen Steigung von 100 mm und einem Durchmesser von 50 mm unterstützt er hohe Verfahrgeschwindigkeiten bei dynamischer Tragfähigkeit von bis zu 202,4 kN.
Die Hochgeschwindigkeits-Kugelgewindespindel in Größe 50 x 100 mm optimiert Bewegungsanwendungen, bei denen in hoher Geschwindigkeit hohe Kräfte zum Heben, Schieben oder Ziehen erforderlich sind. Das können sein:
- Wickelmaschinen, die schnelle Seitwärtsbewegungen erfordern, damit ein straffes Aufwickeln von Stahlseilen, großen Kabeln oder Blechen zu gewährleistet ist;
- Werkzeugmaschinen für Hochgeschwindigkeits-Zerspanungsprozesse;
- Spritzgussanlagen und Metallbearbeitungsmaschinen, bei denen hohe Lasten über kurze Hübe bewegt werden;
- Metallpressen und Metallformen wie Nietpressen, Servopressen, Rohrbiegemaschinen und Blechbiegemaschinen sowie
- Stanzmaschinen mit kurzen Hübe und hohen Geschwindigkeiten.
Die neue Kugelgewindespindel bietet hohe Traglasten, Laufruhe, Präzision und eine lange Lebensdauer bei langen Verfahrwegen. Es gibt sie wahlweise mit Einzel- oder Doppelmuttern. Vorgespannte Kugelgewindetriebe sind auf Anfrage erhältlich, ebenso kundenspezifische Versionen. Die Steigungsgenauigkeit reicht bis 12 µm auf 300 mm.
Distanzelement senkt CO2-Fußabdruck um 90 %
21.06.2023 | NSK präsentiert eine Weltneuheit mit dem Distanzelement für Kugelgewindetriebe aus 100 % biobasiertem Kunststoff. Im Vergleich zu einem Distanzelement aus fossilem Kunststoff wird damit der CO2-Fußabdruck um 90 % über den gesamten Lebenszyklus gesenkt.
Die S1 Distanzelemente aus Biokunststoff stehen mit Durchmessern von 50 bis 200 mm zur Verfügung. Auf dem Weg in Richtung Kohlenstoffneutralität und gestützt auf das eigene Know-how in der Werkstofftechnologie hat NSK das bio-basierte Hochleistungspolyamid Ecopaxx von DSM ausgewählt und validiert.
Die Distanzelemente sind zwischen den einzelnen Kugeln des Kugelgewindetriebs angeordnet. Sie verhindern einen Kontakt der Kugeln zueinander und damit eine Erhöhung der Reibung, die Schäden verursachen könnte.
Bei der Entwicklung der bio-basierten Distanzelemente hat der Hersteller einen Digitalen Zwilling eingesetzt und damit das „time to market“ optimiert. Schlüsselparameter wie Verformung, Festigkeit und Abmessungen wurden erst durch Simulationen optimiert und danach an Prototypen praktisch erprobt.
Daraus resultierend profitieren Anwender nun von einer Reduzierung der CO2-Emissionen bei gleichem Leistungsniveau und Lebensdauer der Kugelgewindetriebe von NSK.
Präziser Kugelgewindetrieb für mehr Nachhaltigkeit
21.03.2023 | Je präziser ein Kugelgewindetrieb gefertigt wird, desto nachhaltiger (langlebiger) ist er. Die Kugelgewindemutter mit ETA-Plus-Technologie von August Steinmeyer sorgt für eine optimale Übertragung der Kräfte vom Motor auf den Schlitten: Damit lässt sich der Verschleiß von Präzisions-Kugelgewindetrieben signifikant verringern und die Lebensdauer verlängern.
Der Energieverbrauch wird um bis zu 50 % reduziert. Die reduzierte Reibung, erhöhte Steifigkeit und ein höherer Wirkungsgrads machen das möglich. Die geringere Erwärmung macht eine zusätzliche Kühlung überflüssig. Zudem wirkt das ETA-Plus-Verfahren geräuschdämpfend.
Spezielle Abstreifer gewährleisten mit minimalem Schmiermitteln maximale Zuverlässigkeit. Versagt einmal die Abdeckung, verringern die Doppelabstreifer die Wahrscheinlichkeit eines Ausfalls vom Kugelgewindetrieb.
Auf Basis eines optimierten Gewindeschleifverfahren für die Spindeln lassen sich mikroskopische kleine Unregelmäßigkeiten auf der Laufbahnoberfläche des Spindelgewindes entfernen und die Oberflächenrauheit erheblich reduzieren.
Dadurch ergibt sich eine verbesserte Schmierung, ein glatterer Lauf der Kugelgewindemuttern sowie eine höhere Gleichmäßigkeit des Leerlaufdrehmoments über die gesamte Spindellänge. Eine geringere Geräuschentwicklung bei hohen Drehzahlen und geringere Vibrationen sind die Folge.
Hub-Dreh-Modul für komplexe Handlingaufgaben
11.05.2022 | Die Baureihe FB von Hiwin bietet mehr Freiheitsgrade für Positionieraufgaben. Sie vereint eine Ball Spline und einen Kugelgewindetrieb auf nur einer geschliffenen Spindel. Damit ist das Hub-Dreh-Modul maximal flexibel in seinen Bewegungsarten, sei es eine lineare oder Drehbewegung bzw. die einer Schraube und das bei absoluter Präzision. Durch Überlagerung von Hub- und Drehbewegung lassen sich kürzere Zykluszeiten realisieren.
Miniatur-Kugelgewindetriebe ohne Lieferengpass
14.02.2020 | Rodriguez präsentiert im Rahmen seiner Lineartechnik den Miniatur Kugelgewindetrieb. Weil es seit einiger Zeit Lieferengpässe im Bereich dieser kleinen Kugelgewindetriebe gibt, weist das Unternehmen darauf hin, dass es die kleinen Maschinenelemente schneller liefern kann als der Wettbewerb.
„Die Lieferengpässe kommen daher, weil die Anzahl der Anbieter zurückgegangen ist, während sich der Bedarf am Miniatur Kugelgewindetrieb erhöht hat“, erklärt Jörg Schulden, Produktmanager Lineartechnik bei Rodriguez. Dank der Zusammenarbeit mit einem verlässlichen Partner kann Rodriguez die begehrten Kugelgewindetriebe innerhalb von nur 6 bis 8 Wochen liefern. Das würde im Vergleich zum Wettbewerb deutlich schneller sein.
Miniatur-Kugelgewindetriebe mit Durchmessern von 4 mm bis 12 mm eignen sich mit ihren hochwertigen Laufeigenschaften zum Einsatz in der Optik, Halbleiterindustrie und im Maschinenbau. Rodriguez hat Ausführungen aus herkömmlichem Stahl und Edelstahl im Programm. Solch ein Kugel-Gewindetrieb kann bis Klasse C1 geschliffen werden.
Der Kugelgewindetrieb in der Medizintechnik
Wo werden Kugelgewindetriebe eingesetzt? In der Fertigungsindustrie ermöglichen sie häufig die präzisen Bewegungen in CNC-Maschinen bei der Bearbeitung von Werkstücken. In der Medizintechnik finden sie Verwendung in Ultraschallgeräten oder Linearbewegungen bei Röntgengeräten. In der Luftfahrtindustrie kommen Kugelgewindetriebe zur Steuerung von Klappen oder Landeklappen zum Einsatz. Weitere Anwendungsbeispiele sind Robotik, Automotive oder Verpackungsmaschinen. Nachfolgend finden Sie ein paar spezifische Anwendungen:
CT für Protonentherapie von Leo Cancer Care
19.04.2021 | Leo Cancer Care setzt bei seiner neuen CT-Anwendung für die Protonentherapie auf Präzisionsbauteile von Rodriguez. In „Marie“ können Patienten exakt gedreht und aufrecht positioniert werden. Die Technik basiert u. a. auf einer großen Kugeldrehverbindung, Kugelgewindetrieb und weiterer Lineartechnik des Herstellers.
Das Projekt wurde zusammen mit dem britischen Partner R.A. Rodriguez (UK) Ltd betreut und umgesetzt. Der britische Strahlenspezialist Leo Cancer Care stützt sich bei seiner Technik auf weltweite Forschungsergebnisse, die darauf hindeuten, dass sich lebenswichtige Organe in aufrechter Position aufgrund der Schwerkraft weniger bewegen.
Das erhöht die Genauigkeit der Tumor-Behandlung mittels der Partikeltherapie. Mit Marie rotiert der Patient, bei herkömmlichen Lösungen rotiert die Maschine.
„Wenn ein aufrecht stehender Patient vor einer festen Strahlenquelle gedreht wird, reduziert das die Gesamtgröße der Maschine um den Faktor 16“, erklärt Stephen Towe, CEO von Leo Cancer Care. „Das wiederum vereinfacht die Nutzung, Wartung und Instandhaltung solcher Anlagen.“
Leo Cancer Care arbeitete bei Marie eng mit R.A. Rodriguez (U.K.) Limited zusammen. Gemeinsam möchte man eine Lösung finden, mit der sich Patienten weniger als 1 mm genau positionieren lassen. Dank einer großen individuellen Kugeldrehverbindung von Rodriguez in Eschweiler lässt sich der Stuhl nicht nur exakt drehen.
Das CT System kann den Patienten auch heben, senken und ihn von vorne nach hinten von links nach rechts neigen. Das erleichtert die Abbildung und Behandlung aller für die Partikeltherapie spezifischen anatomischen Stellen in aufrechter Position.
Es kommen noch zehn weitere lineartechnische Komponenten von Rodriguez in Marie zum Einsatz: Hierzu zählen u. a. Drehverbindungen, Kugelgewindetrieb, Linearführungen, Zahnräder und Präzisionslager.
System zur Herzunterstützung von Berlin Heart
24.06.2016 | Ein menschliches Herz arbeitet im 24/7-Betrieb und darf nicht ausfallen. Deshalb stellt die Berlin Heart allerhöchste Qualitätsanforderungen an ihre Herzunterstützungssysteme. In den mobilen Versionen der „Excor“-Serie wird das externe Kunstherz von einem Miniatur-Kugelgewindetriebe von NSK angetrieben. Hubvolumen und Taktfrequenz bilden in Excor exakt die Arbeitsweise des menschlichen Herzens des Patienten nach.
Drei bis viereinhalb l Fördervolumen/min im Ruhezustand, adaptive Regelung mit Taktraten von 50 bis 200 Zyklen/min und über 100.000 Arbeitszyklen pro Tag: Das menschliche Herz ist eine bemerkenswerte „Maschine“. Leider gibt es Menschen, bei denen das Herz seine Aufgabe nicht oder nur unzureichend erfüllt. Für sie hat die Berlin Heart GmbH Herzunterstützungssysteme oder VADs (Ventricular Assist Devices) entwickelt.
1996 gegründet ist Berlin Heart der einzige europäische Hersteller von VAD-Systemen und auch der einzige, der diese anspruchsvolle Technik neben Erwachsenen auch für Kinder und Säuglinge anbietet. Der jüngste Patient, der erfolgreich bis zur Herztransplantation unterstützt wurde, war erst acht Tage alt, als er ein VAD-System erhielt.
Wie die Kunstherze bei Berlin Heart funktionieren
Bei den mobilen Excor VADs von Berlin Heart wird in der Therapie der Blutkreislauf vom Patienten über Kanülen mit Druckluftmembranpumpen verbunden, die sich außerhalb des Körpers befinden. Ein Miniatur-Kugelgewindetrieb führt 60 bis 130 Mal/min 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. Bei der Auswahl des Antriebssystems war die Lebensdauer das entscheidende Kriterium. Nedim Arslan, Abteilungsleiter Konstruktion bei Berlin Heart: „Die NSK-Antriebe haben in unserem Benchmark-Test eine Lebensdauer von rund 120 Millionen Zyklen erreicht – das war mit Abstand der beste Wert.“
Für höchste Betriebssicherheit muss der Patient alle drei Monate – nach rund zehn Millionen Zyklen – eine Wartung der Antriebseinheiten vornehmen lassen, während der u. a. die Spindel gereinigt und gefettet wird. Erleichtert wird der Service durch Modifikationen an der Geometrie des Kugelgewindetriebs, die der Hersteller vorgenommen hat. Auch die Auswahl des Fettes wurde bei der Projektierung des Antriebs berücksichtigt. Trotz der geringen Leistung erreicht die Miniaturspindel mit 8 mm Durchmesser im Betrieb Temperaturen von 70° bis 80 °C. Das Fett wurde auf dieses hohe Temperaturniveau abgestimmt.
Basis des Spindelsystems ist ein Kugelgewindetrieb in geschliffener Ausführung mit Genauigkeitsklasse C3. Die Spindeln werden gemäß Kundenanforderung gefertigt, so dass sie als „tailor-made“ gelten können. Der Antrieb wird als einbaufertiges Modul mit passend aufgebauter Lagereinheit geliefert.
Chronologie & Archiv
Die nachfolgenden Berichte dokumentieren bahnbrechende Entwicklungen der vergangenen Jahre (ab 2016).
25.09.2019 | NSK stellt eine neue Kugelgewindetrieb-Baureihe vor, die unter anderem bei hoher Beanspruchung eine rund dreimal längere Lebensdauer erreicht. Möglich wird das das durch eine spezielle Textur der Oberfläche, die für eine verbesserte Ölfilmbildung sorgt.
Als mechanische Komponenten unterliegt ein Kugelgewindetrieb dem Verschleiß. Zu den konstanten Entwicklungszielen der NSK-Forschung gehört es, die aus Gründen der Physik unumgängliche minimale Reibung der Spindeln immer weiter zu verringern und damit die Lebensdauer dieser Antriebselemente zu erhöhen. Hier gibt es einen deutlichen Erfolg zu verzeichnen, der jetzt zur Serienreife entwickelt wurde.
Am Anfang der Entwicklung stand die Tatsache, dass typische Schadensbilder an der Oberfläche der Gewindetriebe auf Mangelschmierung zurückzuführen sind. Die Mangelschmierung wiederum führt zu direktem Metall-Metall-Kontakt zwischen Spindel und Mutter. Üblicherweise sind die Spindeln von Präzisions-Kugelgewindetrieben geschliffen. Ihre Oberflächentextur stellt sich unter dem Mikroskop als streifenförmig dar. In diesen Mikrostreifen kann Öl gut ablaufen, was eine Ursache für punktuelle Mangelschmierung sein kann.
Auf der Basis dieser Erkenntnisse entwickelte der Hersteller eine neue Oberflächenbehandlung, die eine flächige Textur mit Mikrovertiefungen erzeugt. In diesen Vertiefungen können sich kleinste Ölvorrate absetzen und Mangelschmierung ebenso dauerhaft wie wirkungsvoll verhindern. Die Mutter bewegt sich somit konstant auf einem Ölfilm.
Diese Technologie verringert den Verschleiß eines Kugelgewindetriebs insbesondere bei langsamen und kurzen Hüben. Im Vergleich zu Standard-Kugelgewindetrieben wird dadurch die Lebensdauer um den Faktor Drei erhöht. Darüber hinaus reduziert die neue Oberflächentextur Break-away- und Stick-Slip-Effekte – auch bei kleinem Hub und langsamen Bewegungen.
Die neue Baureihe eignet sich z. B. für den Einsatz in Werkzeugmaschinen, die hochpräzise Bearbeitungsprozesse ausführen und mit denen Formen und Werkzeuge hergestellt werden. Ein weiteres Anwendungsbeispiel sind die Linearantriebe von Funkenerosionsanlagen. Auch für Schleifmaschinen und ähnlich herausfordernde Anwendungen eignet sich diese Reihe sehr gut.
Die Kugelgewindetriebe mit der neuer Oberflächentextur werden in Steigungen von 10 bis 50 zur Verfügung stehen – in Genauigkeiten von C5 und besser. Aktuell sind erste Muster bei den Anwendern im Einsatz. Im kommenden Jahr wird die Serienproduktion starten.
14.08.2019 | Rodriguez präsentiert sein Kugelgewindetrieb-Portfolio mit hoher Präzision in metrischen und zölligen Abmessungen der gängigen Normen für die unterschiedlichsten Industriebereiche. Mit dem vielfältigen Kugelrollen Sortiment lässt sich zudem schweres Ladegut leicht, präzise und mit minimalem Aufwand bewegen. Neu im Portfolio ist eine Kugelrolle mit integrierter Klemmung.
Typische Anwendungen von Kugelgewindespindeln sind zum Beispiel Verstell-, Verfahr- und Klemmeinrichtungen in Produktions- und Werkzeugmaschinen. In Robotern, Medizintechnik oder Halbleiterproduktion eignen sich diese Linearantriebe bestens für dynamische Positionieraufgaben im Dauerbetrieb.
Für Kunden mit hohen Präzisionsanforderungen liefert der Lineartechnikspezialist geschliffene und gewirbelte Kugelgewindetriebe mit einer hohen Genauigkeit. In der eigenen leistungsstarken Produktion werden zudem gerollte Kugelgewindetriebe in applikationsspezifischen Ausführungen nach Maß zu wirtschaftlichen Konditionen gefertigt. Kurze Lieferzeiten sind selbst für nach Zeichnung angefertigte Gewindetriebe garantiert.
Kugelgewindetriebe mit hohen Tragzahlen für Schwerlast
Der Kugelgewindetrieb Baureihe HLB von Rodriguez bietet eine besonders hohe axiale Tragfähigkeit für Schwerlast. Geeignete Anwendungen für diese Art an Kugelgewindetrieben finden sich beispielsweise in Kunststoffspritzmaschinen, Stanzmaschinen, elektromechanischen Pressen oder Elektrohubzylindern.
„Die HLB-Kugelgewindetriebe sind wie herkömmliche Antriebe aufgebaut“, erläutert Jörg Schulden, Produktmanager Lineartechnik bei Rodriguez. „Sie unterscheiden sich jedoch durch ihre weiterentwickelte Muttern Technologie. Die Muttern gewährleisten eine hohe Tragfähigkeit von bis zu 4.800 kN statisch.“
Die beweglichen Kugelrollen von Alwayse bieten sich als leichtes Förderelement vor allem in der Materialflusstechnik an. Insgesamt 146 verschiedene Varianten an Kugelrollen mit Tragkräften von 10 bis 5000 kg und Durchmesser der Kugeln zwischen 4,8 und 120 mm lösen nahezu jede Transportaufgabe. Neu im Portfolio sind Kugelrollen mit Klemmmöglichkeit. Die nur 25 mm hohen Komponenten lassen sich dank einer integrierten Klemmung an Ort und Stelle feststellen.
12.08.2019 | Kammerer Gewindetechnik hat Kugelgewindetriebe mit gekühlter Mutter für den Einsatz in Werkzeugmaschinen entwickelt. Die gekühlte Mutter erlaubt eine einfachere Kühlung des Kugelgewindetriebs. Dies verbessert Genauigkeit und Lebensdauer der Gewindetriebe nachhaltig und ermöglicht höhere Geschwindigkeiten und Präzision bei den Werkzeugmaschinen.
Die Werkstoffauswahl der verbauten Bauteile wurde dabei mit Hinblick auf die thermischen Eigenschaften optimiert. Es wurde die thermosymmetrische Konstruktion der Bauteile sowie die thermische Entkopplung berücksichtigt. Die Kühlung der Achsen und Maschine ist variabel regelbar.
Die federverspannte Reckung der Kugelgewindetriebe und die Kühlbohrung in Spindel und Mutter minimiert die Verlagerung der Achsen. Die lineare Verschiebung der Achsen wird durch ein direktes Wegmesssystem kompensiert. Neben geringer Hitzebildung verzeichnen die Antriebe eine geringe Geräuschentwicklung. Das Antriebskonzept der angetriebenen gekühlten Mutter ermöglicht hohe Lineargeschwindigkeiten bei langem Nutzhub der Kugelgewindetriebe. In Verbindung mit einer großen Steigung lassen sich Geschwindigkeiten von über 120 m/min erreichen, unter idealen Voraussetzungen sind Drehzahlen bis 4000 min-1 möglich.
Deshalb können bei langen Verfahrwegen die Taktzeiten positiv beeinflusst werden. Das vorgespannte Spindelsystem bewirkt eine höhere Gesamtsteifigkeit des Antriebstrangs. Die biegekritische Drehzahl ist nicht begrenzt. Beschleunigungen der Spindeln von bis zu 30 m/s sind möglich. Dabei kann der Einsatz von Hybridlagern und Keramikkugeln bestehende Drehzahlgrenzwerte noch erhöhen. Kugelgewindetriebe mit gekühlter Mutter werden in Baugrößen von 16 mm bis 160 mm Durchmesser mit unterschiedlichen Steigungen angeboten.
20.07.2017 | Kugelgewindetriebe sorgen in Werkzeugmaschinen für das Verfahren der Linearachsen. Dabei müssen die Komponenten eigentlich konträre Anforderungen erfüllen, was Merkmale wie Drehzahlbereich und Präzision, oder Leistungsvermögen und Zuverlässigkeit betrifft. Denn hohe Beschleunigungen und Geschwindigkeiten bei gleichzeitig hoher Lebensdauer und Zuverlässigkeit widersprechen sich eigentlich. Kammerer vereint mit seinen Kugelgewindetrieben die gegensätzlichen Anforderungen.
Insbesondere für lange Achsen wie in Portalfräsmaschinen sind Kugelgewindetriebe mit rotierender Mutter ideal, da dieses Antriebskonzept hohe Lineargeschwindigkeiten bei langem Nutzhub ermöglicht. Bei einer Geschwindigkeit von 50 m/min ist die Geräuschbildung verglichen mit anderen Lösungen viel niedriger. Das Fertigungsverfahren des Hartschälens von Kugelgewindetrieben führt nachweislich zu einer verringerten Geräuschbildung im Betrieb. Auch die Hitzeentwicklung wird reduziert, da sich eine Spindelkühlung bei stehender Spindel einfacher realisieren und das stehende Muttergehäuse sich einfach kühlen lassen.
Das angetriebene Mutterkonzept hat weitere Vorteile. Mit der angetriebenen Mutter lassen sich in Verbindung mit einer großen Steigung Geschwindigkeiten über 120 m/min erreichen. Unter idealen Voraussetzungen sind Drehzahlen bis 4000 min-1 möglich. Deshalb können bei langen Wegen die Taktzeiten positiv beeinflusst werden. Die höhere Dynamik bewirkt eine Steigerung der Produktivität. Das vorgespannte Spindelsystem sorgt für eine höhere Gesamtsteifigkeit des Antriebstrangs. Die biegekritische Drehzahl ist nicht begrenzt und Beschleunigungen der Spindeln von bis zu 30 m/s² sind möglich.
Bestehende Drehzahlgrenzwerte lassen sich durch den Einsatz von Hybridlagern und Keramikkugeln erhöhen. Das Antriebskonzept lässt sich als Einmassenschwinger modellieren und somit gut regeln. Bei großen zu bewegenden Massen hat dieses Antriebskonzept ein besseres dynamisches Verhalten. Durch eine federverspannte Spindel kann die Längendehnung, die durch die Temperaturänderung bewirkt wird, ohne Verlust der Spindelreckung kompensiert werden.
12.12.2016 | Eine um bis zu 80 % erhöhte Lebensdauer der Kugelgewindetriebe hat Bosch Rexroth durch kontinuierlich verbesserte Produktionsprozesse erreicht. Bei gleichen Leistungsanforderungen können Konstrukteure dadurch alternativ kleinere Baugrößen nutzen. Gleichzeitig verkürzt der Hersteller durch eine Digitalisierung der Engineering- und Bestellprozesse sowie optimierte Logistikprozesse die Lieferzeiten für maßgeschneiderte Gewindetriebe.
Dabei setzt man auf das kaltumformende Rollverfahren für die Spindelfertigung. Parallel hat der Hersteller auch die Fertigungsverfahren bei der Mutternherstellung weiter entwickelt. Diese Verbesserungen sowohl bei der Spindel-, als auch Muttern-Herstellung steigern die dynamischen Tragzahlen in den Genauigkeitsklassen T3 und T5 um 20 %. Die dynamische Tragzahl ist eine entscheidende Kenngröße für die Auslegung der Baugröße und die Lebensdauer von Kugelgewindetrieben.
Umfangreiche Belastungs- und Lebensdauertests unter verschiedensten Einsatzszenarien validieren die Steigerung der Lebensdauer. Die Tragzahlsteigerung führt außerdem direkt zu einer Erhöhung der Leistungsdichte. Die Kugelgewindetriebe liefert das Unternehmen beispielsweise in Europa innerhalb von drei bis fünf Werktagen aus, teilweise sogar innerhalb von 24 Stunden. Der gesamte Engineering- und Bestellprozess wurde durchgängig digitalisiert. Über das Berechnungstool Linear Motion Designer (LMD) ermitteln Konstrukteure ihre passenden Antriebe.
Quellenangabe: Dieser Beitrag basiert auf Informationen folgender Unternehmen: ASM, Baumer, Micro-Epsilon, Pepperl+Fuchs.
