Kugelgewindetrieb | Sich drehender Linearantrieb
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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. Wie diese Eigenschaften im einzelnen noch übertroffen werden können, zeigen nachfolgende Neuheiten verschiedener Hersteller:
Inhalt
- Präziser Kugelgewindetrieb für mehr Nachhaltigkeit
- Hub-Dreh-Modul für komplexe Handlingaufgaben
- Miniatur-Kugelgewindetriebe ohne Lieferengpass
- Archiv Kugelgewindetrieb Neuheiten 2019
- Archiv Kugelgewindetrieb Neuheiten 2018 bis 2016
- Archiv Kugelgewindetrieb Neuheiten 2014 bis 2010
Präziser Kugelgewindetrieb für mehr Nachhaltigkeit
21.03.2023 | Je präziser ein Kugelgewindetrieb gefertigt wird, desto nachhaltiger (langlebiger) ist er. Die Mutternbaureihe 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 Mutter 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, dreh- oder schraubenförmige Bewegung 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 Kugelgewindetrieb kann bis Klasse C1 geschliffen werden.
Tragfähige, steife Zylinderrollenlager für Werkzeugmaschinen
Das breit aufgestellten Lineartechnik Portfolio von Rodriguez enthält neben Kugelgewindetrieb auch Elektrohubzylinder, Profilschienenführung und komplette Linearsysteme. Im Geschäftsbereich Präzisionslager bietet der Hersteller Dünnringlager, Kugeldrehverbindungen, Axial-Radial-Zylinderrollenlager uvm.
Für kundenspezifische Produkte und Systemlösungen wie für die Medizintechnik oder Werkzeugmaschinen gibt es den Bereich Value Added Products VAP. Die hochwertigen Antriebskomponenten werden auf Grundlage des Wälzlager und Lineartechnik Sortiments entwickelt. Selbstverständlich steht dafür ein umfassender Rundumservice bereit.
Der Kugelgewindetrieb in der Praxis – Anwender berichten
- CT für Protonentherapie von Leo Cancer Care
- Hochgenaue Multi-Sensor-Messmaschinen
- System zur Herzunterstützung von Berlin Heart
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.
Igus Linearführung als leise, wartungsfreie Alternative
„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.
Hochgenauen Multi-Sensor-Messmaschine
08.07.2018 | Um bei den empfindlichen und hochgenauen Anlagen ruhige Laufeigenschaften und genaue Achspositionierungen zu erreichen, setzen die Spezialisten von Profitech IMT auf langlebige Kugelgewindetriebe von Dr. Tretter. Im Servicefall stellt der Zulieferer eine schnelle Verfügbarkeit dieser mechanisch hochbelasteten Bauteile sicher.
‚Miss alles, was sich messen lässt, und mach alles messbar, was sich nicht messen lässt‘: Der Spruch stammt von dem griechischen Physiker, Mathematiker und Mechaniker Archimedes. Die Worte könnten aber genauso gut auch von Ralf Teuchert (Bild) kommen, denn Messen ist seine Leidenschaft. Er ist geschäftsführender Gesellschafter der Profitech IMT GmbH in Saarbrücken. Bei ihm und seinen 35 Mitarbeitern dreht sich im Arbeitsalltag alles um dieses Thema.
Die Profitech Industrielle Messtechnik GmbH
Die Profitech Industrielle Messtechnik GmbH in Saarbrücken gehört zu den führenden Fachunternehmen für Koordinatenmesstechnik und Multisensor-Technologie. Die Saarländer bieten herstellerübergreifende Services im Bereich der industriellen Messtechnik an und entwickeln OEM-Komponenten sowie Software für die optische und taktile Koordinatenmesstechnik.
„Wir übernehmen auftragsbezogen die optische, Multisensor- und taktile Messtechnik für kleine und mittelständische Firmen sowie große Konzerne aus Elektronikindustrie, Automobil-, Medizin- oder Raumfahrttechnik“, sagt Ralf Teuchert. Seine Mitarbeiter warten und kalibrieren zudem herstellerübergreifend die 3D-Koordinatenmessgeräte der internationalen Kunden. Dazu stehen den Spezialisten in Saarbrücken ein zertifiziertes und akkreditiertes Prüf- und Kalibrierlabor sowie weitere Labore in Deutschland und Indien zur Verfügung.
„Neben unseren eigenen Messgeräten haben wir auch unterschiedliche Messgeräte namenhafter Anbieter im Programm. Außerdem entwickeln und fertigen wir für die Multisensor-Messtechnologie gemeinsam mit und für Partnerunternehmen OEM-Systemkomponenten im High-End-Bereich“, beschreibt Teuchert. Dazu gehört die Mahr-Gruppe mit Sitz in Göttingen – ein weltweit führender Hersteller von Längenmesstechnik, Form- und Oberflächenmessgeräten.
„Seit Jahren beraten und betreuen wir Mahr-Kunden weltweit“, berichtet Teuchert. „Und seit 2016 stellen wir basierend auf dem Multisensor-Konzept des Marktführers die modular aufgebauten 3D-Koordinaten-Messmaschinen der Baureihe AIM (Advanced Industrial Multisensor) her.“ Das System eignet sich unter anderem für hochgenaue Bauteile aus der Elektronik- und Stanztechnik oder aus der Feinstmechanik.
In Saarbrücken fertigt Profitech die Hardware für die Elektronik und Sensorik und montiert hier auch die kompletten Anlagen. Für die Fertigung der einzelnen Maschinenkomponenten arbeitet der Spezialist mit verschiedenen versierten Produktionsbetrieben zusammen. Dazu kommt ein Netz ausgewählter Zulieferer.
Lineareinheit mit Spindelführung als Standard und Sonderlösung
„Für jede Anlage verbauen wir die Komponenten mit dem besten Preis-Leistungs-Verhältnis", sagt Teuchert. „Wir erwarten aber nicht nur Top-Produkte, sondern auch Liefertreue und eine hervorragende Beratung.“ Im besten Fall unterstützen die Zulieferer Profitech bei der Produktentwicklung mit ihrem Know-how. Zu diesen Partnern gehört Dr. Tretter aus dem schwäbischen Rechberghausen. Als Antriebs- und Führungseinheiten für die verschiedenen Achsen liefert der Hersteller und Importeur geschliffene Kugelgewindetriebe mit bearbeiteten Enden.
Schwingungsfreie und präzise Führungssysteme
Der Kugelgewindetrieb wandelt eine Dreh- in eine Linearbewegung um. Er besteht aus einer Spindel, einer Mutter mit Kugelrückführsystem und Kugeln als Wälzelemente. „Im Gegensatz zu gerollten Spindeln sind die geschliffenen vorgespannt und damit spielfrei oder mit einem sehr geringen Spiel ausgeführt“, beschreibt Manuel Lauppe, Technischer Verkauf bei Dr. Tretter. Die Kugeln wälzen sich im Zwei-Punkt-Kontakt in den Laufbahnen der Spindel und der Mutter ab.
„Die Vorspannung bewirkt ein günstiges Federungsverhalten“, sagt Lauppe. Damit sind die unter Belastung auftretenden Verformungen zwischen Kugel und Laufbahn geringer als bei nicht vorgespannten Muttern. „Die Präzision und Langzeitstabilität dieser im Betrieb mechanisch belasteten Baugruppen spielt bei unserer Gesamtauslegung der Messmaschinen und bei ihrem Zusammenspiel mit Sensorik und Controller eine entscheidende Rolle“, beschreibt Thomas Hohmann, verantwortlicher Serviceleiter bei Profitech.
In der Vergangenheit wurden Kugelgewindetriebe gerollt unterschiedlicher Hersteller verbaut. Darunter befanden sich Komponenten, die nicht der erforderlichen Qualität entsprachen und sich deutlich schneller verformten. Dadurch kam es zu Schwingungen in der Maschine, die sich negativ auf das Gleichlaufverhalten und damit auf die Positioniergenauigkeit der Achsen auswirken konnten. „Die genauen und langlebigen Kugelgewindetriebe der Schwaben ermöglichen dagegen eine harmonische Abstimmung zwischen Antriebsrad- und Führungseinheiten in Verbindung mit einem ausgewogenen Echtzeit-Regelverhalten. Dies garantiert ruhigere Laufeigenschaften bei präziser Achspositionierung und hoher Verfahrgeschwindigkeit“, erklärt Hohmann.
Im Servicefall schnell verfügbar
Mit den Produkten von Dr. Tretter sei Profitech bestens aufgestellt. Aber noch etwas zeichnet den Zulieferer aus: die Verfügbarkeit. „Wegen der hohen Standzeiten der Komponenten sind Präventivmaßnahmen in der Regel zwölf Monate im Voraus planbar. Fällt die Maschine jedoch aus, weil Serviceintervalle vernachlässigt wurden, kommt es auf eine schnelle und unmittelbare Reaktion an", sagt Hohmann. Dr. Tretter fertigt für Profitech nicht selten Sonderabmessungen über Nacht.
Wie man mit Kugelrollen den Materialfluss effizienter macht
Bei den AIM-Multisensor-Messgeräten setzen die Spezialisten deshalb auf die logistischen und qualitativen Leistungen ihres Zulieferers. „Dies erlaubt uns, gegenüber unseren Kunden Garantien in Bezug auf Qualität und Verfügbarkeit abzugeben“, sagt Teuchert. Die Messtechniker vermeiden damit Produkt- und Gewährleistungsrisiken. Für einen mittelständischen Hersteller mit globaler Ausrichtung, der sich dazu noch einer harten Konkurrenz stellen muss, ist das wettbewerbsentscheidend.
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.
Archiv Kugelgewindetrieb Neuheiten 2019
- Präzisions-Kugelgewindetriebe mit dreifach höherer Lebensdauer
- Maßgefertigte Kugelgewindetriebe und feststellbare Kugelrollen
- Kugelgewindetriebe mit gekühlter Mutter für Werkzeugmaschinen
- Kundenspezifische Kugelrollspindeln für präzises Positionieren
Präzisions-Kugelgewindetriebe mit dreifach höherer Lebensdauer
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.
Maßgefertigte Kugelgewindetriebe und feststellbare Kugelrollen
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.“ Der HLB Kugelgewindetrieb hat zudem eine kompakte Kugelgewindemutter, entwickelt wenig Geräusche und bietet einen hohen Wirkungsgrad. Die exakten Abmessungen der HLB-Kugelgewindetriebe lassen sich flexibel an die Anwendung anpassen.
Den HLB Kugelgewindetrieb gibt es in metrischen und zölligen Abmessungen der gängigen Industrienormen. Kugelgewindemuttern werden in verschiedenen Bauformen angeboten. Rodriguez fertigt ihn in der eigenen Fertigung auch kundenspezifisch auf seinen hochmodernen Werkzeugmaschinen. Nach Zeichnung angefertigte Gewindetriebe liefert der Lineartechnikspezialist zu wirtschaftlichen Konditionen in kurzer Lieferzeit.
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.
Kugelgewindetriebe mit gekühlter Mutter für Werkzeugmaschinen
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.
Das gilt es beim Einbau von Sicherheitsbremsen zu beachten
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.
Kundenspezifische Kugelrollspindeln für präzises Positionieren
03.06.2019 | Kugelrollspindeln sind seit Jahrzehnten das in Werkzeugmaschinen bevorzugt verbaute Maschinenelement, um Schlitten präzise und schnell zu bewegen. Doch wie jedes mechanische Element sind auch sie einem stetigen Verschleiß unterworfen. Müssen sie am Ende ihrer Lebensdauer getauscht werden, sorgen nicht selten lange Lieferzeiten für hohe Stillstandskosten der betroffenen Maschine. Dr. Tretter hat hierfür in sehr vielen Fällen die passende Lösung auf Lager.
Verschleißfreie Spindelmutter aus Kunststoff für Schwerlast
Werden neue CNC-Maschinen erworben, widmen sich die Entscheider in der Regel mit großer Hingabe der Maschinenausstattung. Während die Leistungskraft der zu erwerbenden Maschine im Zentrum des Interesses steht, wird sehr oft übersehen, dass diese nur eine bestimmte Zeit zur Verfügung steht. Der Grund liegt im Verschleiß mechanischer Teile im täglichen Einsatz, der sich beispielsweise in Maß-, Oberflächen- und Formabweichungen der Werkstücke bemerkbar macht.
Lebensdauerberechnung und Lieferzeiten
Im Fall der in Werkzeugmaschinen verbauten Kugelrollspindeln kann mittels ausgereifter Berechnungsprogramme deren Lebensdauer recht gut ermittelt werden. Diese Daten können die Grundlage für ein vorausschauendes Beschaffungsmanagement bilden, um rechtzeitig Ersatz für die an die Verschleißgrenze kommende Kugelrollspindel zu besorgen. Eine Hürde sind aber teilweise sehr lange Lieferzeiten, die zwischen vier Wochen und 12 Monaten liegen. Es ist daher keine schlechte Idee, beim Kauf einer neuen Maschine auch gleich einen Satz Kugelrollspindeln auf Lager zu legen, die im Service-Fall sofort zur Verfügung stehen.
Es sei denn, der Werkzeugmaschinen -Lieferant verfügt über ein gut bestücktes Lager und garantiert die Lieferfähigkeit der Kugelrollspindel auch noch nach vielen Jahren. Kommt er allerdings in wirtschaftliche Schwierigkeiten oder es gibt noch andere Gründe, teure Stillstandzeiten der Maschine zu vermeiden. Bei den Experten von Dr. Tretter ist man dann in Sachen Kugelrollspindeln in guten Händen. Dank eines großen Lagers ist das Unternehmen in vielen Fällen in der Lage, ohne große Wartezeit die passende Kugelrollspindel zu liefern.
Fertige Kugelrollspindeln und Meterware
Damit dies klappt, werden nicht ausschließlich fertige Kugelrollspindeln vorgehalten. Gerollte Spindeln werden etwa aus Meterware produziert und mit lagerhaltigen Muttern ergänzt. Gewirbelte Spindeln werden nach Zeichnung individuell gefertigt, während geschliffene Spindeln in vielen Typenausführungen sogar ab Lager zur Verfügung stehen.
Diese Vorgehensweise ist gerade für Sondermaschinenbauer interessant, da dadurch Maschinen fernab jeden maßlichen Zwangs realisierbar sind. Zudem kann die entsprechende Spindel passgenau hinsichtlich des Einsatzzweckes gewählt werden. Beispielsweise empfehlen sich gerollte Kugelrollspindeln immer dann, wenn es nicht um das Positionieren mit allerhöchster Genauigkeit geht.
Dies ist beispielsweise in der Logistik der Fall. Die von gerollten Kugelrollspindeln erreichbare Genauigkeit von 52 µm auf 300 mm ist für die hier eingesetzten Handling-Automaten völlig ausreichend. Das noch vorhandene Spiel verschwindet zudem komplett, wenn Lasten senkrecht bewegt werden. Übrigens werden gerollte Kugelrollspindeln kalt verformt. Deshalb weisen sie keine unterbrochenen Fasern auf und verfügen über eine sehr widerstandsfeste Oberflächenstruktur.
Gewirbelt, gerollt oder geschliffen ausgeführt
Gewirbelte Kugelrollspindeln sind eine gegenüber den gerollten Ausführungen höherwertigere Variante. Sie werden gezielt dort eingesetzt, wo teure, geschliffene Kugelrollspindeln unwirtschaftlich wären. Mit einer Genauigkeit von 23 µm auf 300 mm sind sie deutlich präziser als gerollte Kugelrollspindeln und eignen sich daher für Anwendungen, wo diese Genauigkeit nötig ist.
Reicht selbst eine derartige Genauigkeit nicht mehr aus, sind geschliffene Kugelrollspindeln die richtige Wahl. Diese verfügen über eine Genauigkeit von 12 µm auf 300 mm, was sie für den Einsatz in hochpräzisen Werkzeugmaschinen prädestiniert.
Die Laufbahn für die Kugeln ist induktiv auf 60 bis 64 HRC gehärtet, der Kern hingegen weich, sodass die Kugelrollspindel sich elastisch verhält und doch über einen hohen Verschleißwiderstand verfügt.
Damit die hohen Ansprüche der Werkzeugmaschinenhersteller befriedigt werden können, muss eine Kugelrollspindel absolut spielfrei laufen. Erreicht wird dies beispielsweise durch Vorspannung mithilfe einer Doppelmutter. Steht wenig Bauraum zur Verfügung, so kann Spielfreiheit auch durch die Verwendung exakt zueinander passender Kugeln erreicht werden.
Auf das µ genaue Kugeln
Der besondere Trick besteht darin, den Durchmesser jeder produzierten Kugel einzeln auf das tausendstel Millimeter genau zu vermessen und exakt gleiche Kugeln in Sätzen zusammenzustellen. Aus diesen Sätzen werden dann diejenigen Kugeln zusammengestellt, die ein Spiel von genau 0 mm oder eine Vorspannung ergeben. Alternativ wäre es möglich, Kugeln ohne Berücksichtigung ihres präzisen Durchmessers einzufüllen und anschließend das Restspiel zu ermitteln. Zu deren Eliminierung ist anschließend eine Kugel gegen eine andere auszutauschen, die einen um das Spiel größeren Durchmesser hat.
Die eingefüllten Kugeln laufen im verbauten Zustand in einem Kreislauf innerhalb der Kugelrollmutter, weshalb der Lauf sehr leichtgängig ist und der Verschleiß sich auf alle Kugeln verteilt. Interessant sind die verschiedenen Möglichkeiten, wie die Kugeln im Kreislauf bewegt werden.
Beim sogenannten Umlenkstücksystem verläuft ein Kugelumlauf über einen ganzen Gewindegang. Am Ende angekommen, werden die Kugeln durch ein Umlenkstück zum Anfang des Ganges zurückbefördert. Beim Umlenkrohrsystem erfolgt diese Zurückbeförderung über ein Umlenkrohr, während beim Endkappenumlenksystem Rückführbohrungen in einer Endkappe dafür verantwortlich sind.
Expertenwissen und worauf man achten muss
Abhängig von der zu bewegenden Last, dessen Beschleunigung und der gewünschten Lebensdauer ist es den Experten von Dr. Tretter möglich, anhand von Berechnungsprogrammen die notwendige Größe der zu den Anforderungen passenden Kugelrollspindel zu berechnen. Zudem helfen sie bei der Auswahl des stimmigen Kugelgewindetriebs, indem sie die Positioniergenauigkeit, die maximale Verfahrgeschwindigkeit und die gewünschte Lebensdauer erfragen.
Die Fachberater geben auch Tipps, aus welchen Werkstoffen die Kugelrollspindel bestehen muss, damit sie im eingesetzten Umfeld problemlos funktioniert. So ist beispielsweise im Lebensmittelbereich ein Korrosionsschutz zwingend nötig, während in der Vakuum- und Reinraumtechnik keine Kunststoffe verwendet werden dürfen, um eine Partikelabgabe zu verhindern.
Die Montage einer Kugelrollspindel sollten nur speziell geschulte Fachleute vornehmen, da Kugelrollspindeln absolute Präzisionsteile sind, die eine falsche Handhabung übelnehmen. Beispielsweise kann bereits das einmalige Fallenlassen der Kugelrollspindel diese unbrauchbar machen. Keinesfalls sollte zur Montage die Mutter abgenommen werden, da dadurch Kugeln aus ihren Umlaufbahnen herausgeraten können und deshalb die Kugelrollspindel wieder zur Montage ins Werk zurückgebracht werden muss.
Linearlager für Rundwellen und schnelle Bewegungen
Konstrukteure von Maschinen müssen darauf achten, dass die Kugelrollspindel nur Axialkräfte aufnimmt. Eeine Kugelrollspindel darf nicht als Führung für den Tisch dienen. Zur Drehmomentübertragung ist eine Kupplung vorzusehen, um Biegemomente zu vermeiden.
Maschinenbediener müssen zudem darauf achten, dass die Spindel regelmäßig abgeschmiert wird. Unter gewöhnlichen Bedingungen genügt es, das Fett einmal jährlich zu prüfen beziehungsweise nachzufüllen. Sollte es sich um einen wartungsfreien Kugelgewindetrieb handeln, so kann dies selbstverständlich entfallen.
Archiv Kugelgewindetrieb Neuheiten 2018 bis 2016
- Individuelle Kugelgewindetriebe für jede Bewegung
- Kugelgewindetrieb mit angetriebener Mutter für Werkzeugmaschinen
- Lebensdauer bei Kugelgewindetrieb um 80 Prozent gesteigert
Individuelle Kugelgewindetriebe für jede Bewegung
17.06.2018 | Linearführungen und Linearantriebe werden zum Beispiel in Maschinen und Anlagen für Be- und Entladevorgänge oder Pick-and-place-Verfahren verbaut. So vielfältig wie die Einsatzbereiche sind auch die Bewegungsabläufe – deshalb erfordern sie individuelle, auf die Anwendung zugeschnittene Lösungen. Oft kommen dabei die bewährten Kugelgewindetriebe aus dem Sortiment von Rodriguez zum Einsatz.
Das breit gefächerte Lineartechnik Angebot von Rodriguez umfasst unter anderem Rund- und Profilschienenführungen, Elektrohubzylinder, Kugelrollen und Kugelgewindetriebe. Letztere sind seit jeher ein wichtiger Bestandteil des Sortiments: Sie dienen der Umsetzung einer Dreh- in eine Längsbewegung. Herkömmliche Trapezgewindetriebe bestehen aus einer Gewindespindel und einer Gewindemutter, die Kräfte werden über die Gewindeflanken der beiden Komponenten übertragen (Gleitreibung).
Was Kugelgewindetriebe können
Zur Minimierung der Gleitreibung werden Gewindespindeln und Gewindemuttern oft aus unterschiedlichen Materialien gefertigt. Bei Kugelgewindetrieben hingegen übernehmen Wälzkörper in Form von Kugeln die Verbindung zwischen Mutter und Gewindespindel. Diese übertragen auch die Kraft zwischen Mutter und Spindel. Wegen der Rollreibung wird ergibt sich ein günstigerer Reibungskoeffizient, was sich wiederum in einem höheren Wirkungsgrad und niedrigeren Antriebsmoment und einer höheren Lebensdauer auswirkt.
Auch die Wärmeentwicklung ist wesentlich geringer, was entsprechend höhere Verfahrgeschwindigkeiten ermöglicht. Daher werden Kugelgewindetriebe typischerweise für dynamische Positionieraufgaben im Dauerbetrieb eingesetzt, zum Beispiel in Verstell-, Verfahr- und Klemmeinrichtungen in Produktions- und Werkzeugmaschinen, aber auch in Roboteranwendungen und der Medizintechnik oder der Halbleiterproduktion.
In vielen industriellen Anwendungen sind herkömmliche Kugelgewindetriebe allerdings nicht schnell genug, weil insbesondere bei sehr langen Kugelgewindespindeln schnell die kritische Drehzahl erreicht wird. Angetriebene Kugelgewindemuttern können hier Abhilfe schaffen. Die Kombination aus angepasster Kugelgewindemutter, Axial-Schrägkugellager und Präzisionsnutmutter ergibt eine leistungsfähige, Zahnriemen getriebene Einheit, die auch bei hohen Geschwindigkeiten optimale Ergebnisse liefert. Ein entsprechendes Antriebsrad integriert der Lineartechnik-Spezialist auf Kundenwunsch.
Rodriguez liefert Kugelgewindetriebe in metrischen und zölligen Abmessungen der gängigen Industrienormen für die unterschiedlichsten Industriebereiche. Kugelgewindemuttern stehen in verschiedenen Bauformen zur Verfügung. In der eigenen Produktion, die mit diversen hochmodernen Fräs- und Drehmaschinen sowie leistungsstarken Bearbeitungszentren ausgestattet ist, fertigt Rodriguez zudem applikationsspezifische Ausführungen nach Maß zu wirtschaftlichen Konditionen und mit kurzen Lieferzeiten – selbst für jene, die nach Zeichnung angefertigt werden.
Zudem entwickelt der Bereich Value Added Products (VAP) auf Basis von Kugelgewindetrieben kundenspezifische Lösungen. Die maßgeschneiderten Baugruppen können die durch die Anwendung definierten mechanischen und steuerungstechnischen Rahmenbedingungen auf ganzer Linie erfüllen. Der Hersteller übernimmt die Auswahl der geeigneten Lineartechnik aus dem breitgefächerten Sortiment sowie die Konstruktion der Baugruppe. Somit ist gewährleistet, dass die Lösungen auch wirklich sämtliche Anforderungen des Kunden erfüllen.
Einsatzbeispiele aus Montage und Fertigung
Kundenspezifische Systemlösungen auf Basis von Kugelgewindetrieben kommen häufig in Pick-and-place-Anwendungen, in der Halbleiterindustrie oder in Verpackungsmaschinen zum Einsatz. Sie überzeugen aber auch in anderen Branchen:
So konzipierte Rodriguez zum Beispiel ein hochgenau produziertes Schweißgestell inkl. mechanischen Umbauteilen, das beim Bedrucken von keramischen Oberflächen eingesetzt wird. Verbaut werden hier unter anderem Kugelgewindetriebe und Kugelumlaufführungen. Die Eschweiler Antriebsspezialisten übernahmen die Entwicklung, Herstellung und Montage von Fertigungsteilen und Antriebskomponenten. Das Ergebnis: Eine ausgeklügelte Systemlösung aus dem Bereich der Lineartechnik, die zu einem optimalen Druckergebnis maßgeblich beiträgt.
Aber auch bei der Montage von Flugzeugteilen kommen erfolgreich Maßanfertigungen zum Einsatz, die keinem gängigen Standard entsprechen. Mithilfe von in den Boden der Produktionshalle eingelassenen und speziell zu diesem Zweck entwickelten Kreuztischen werden die zu montierenden Teile millimetergenau zueinander positioniert.
Linearantrieb Portfolio für schnelles und präzises Handling
Die Lösung zeichnet sich neben einer hohen Tragfähigkeit auch durch die besonders niedrige Bauhöhe von maximal 140 mm und durch hohe Präzision bei der Rückstellung auf Nullposition mittels Federkraft (±0,5 mm) aus. Neben verschiedenen Stahlumbauteilen kamen in den Baugruppen Profilschienenführungen sowie antriebsseitig eine Kombination aus Kugelgewindetrieben und Federn zum Einsatz.
Kugelgewindetrieb mit angetriebener Mutter für Werkzeugmaschinen
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.
Lebensdauer bei Kugelgewindetrieb um 80 Prozent gesteigert
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.
Archiv Kugelgewindetrieb Neuheiten 2014 bis 2010
- Gerollt, gewirbelt oder geschliffen: Kugel- und Trapezgewindetriebe
- Kugelgewindetriebe für hohe Drehzahlen und Positioniergenauigkeit
- Rückführsystem für Kugelgewindetriebe in Werkzeugmaschinen
- Gerollte Kugelgewindetriebe für Strickmaschinen
Gerollt, gewirbelt oder geschliffen Kugel- und Trapezgewindetriebe
04.12.2014 | Kugelgewindetriebe eignen sich für dynamische Positionieraufgaben im Dauerbetrieb, Trapezgewindetriebe dagegen für langsame Transportaufgaben und Spannungsaufgaben mit kurzer Einschaltdauer. Das Portfolio von Rodriguez umfasst sowohl Standard- als auch Sonderausführungen der Gewindespindeln für jede denkbare Positionieraufgabe. Auf Wunsch werden auch einbaufertige Baugruppen auf Gewindespindelbasis gefertigt.
Dank ihrer speziellen Konstruktion mit Kugeln als Wälzkörpern besitzen diese Gewindetriebe einen sehr hohen Wirkungsgrad und eignen sich daher sehr gut für dynamische Positionieraufgaben im Dauerbetrieb. Ein typisches Anwendungsbeispiel ist die exakte Positionierung des Holzblocks auf der Schälachse einer Rundschälmaschine. Hierbei werden beispielsweise Kugelgewindetriebe der Größe 50 x 10 mit der Genauigkeitsklasse 5 eingesetzt. Sie lassen eine Steigungsabweichung von maximal 23 µm auf 300 mm zu.
Je nach Applikationsanforderung liefert der Hersteller Kugelgewindetriebe mit Einzel-, Doppel- und Sondermuttern in den verschiedensten Ausführungen – mit oder ohne Vorspannung, ein- oder mehrgängig. In der eigenen Produktion werden applikationsspezifische Ausführungen nach Maß mit kurzen Lieferzeiten selbst für zeichnungsgebunden angefertigte Antriebe gefertigt. Insbesondere die gängigen Größen der gerollten Gewindetriebe in den Genauigkeitsklassen C9 und C7 mit montierter Flanscheinzelmutter nach DIN sind kurzfristig verfügbar.
In vielen industriellen Anwendungen bildet die Geschwindigkeit eine Hürde für herkömmliche Kugelgewindetriebe. Je länger die Kugelgewindespindel, desto höher das Risiko, dass die gewünschte Geschwindigkeit aufgrund der Limitierung durch die kritische Drehzahl der Spindel nicht erreicht wird. Die Kugelgewindetriebe-Kombination mit angetriebener Kugelgewindemutter, Axial-Schrägkugellager und Präzisionsnutmutter ergibt eine leistungsfähige, zahnriemengetriebene Einheit, die auch bei hohen Geschwindigkeiten optimale Ergebnisse liefert. Auf Wunsch kann zusätzlich ein entsprechendes Antriebsrad integriert werden.
Trapezgewindetriebe für Spannungsaufgaben und langsame Transporte arbeiten mit Gleitreibung, die geringer ist als bei Standard-ISO-Gewinden. Sie eignen sich für Aufgaben ohne große Anforderungen an die Positioniergenauigkeit und spielen ihren Vorteil der Selbsthemmung vor allem bei Einsätzen als Z-Achse aus. Ihr Wirkungsgrad ist allerdings aufgrund der dauerhaften Reibungsverluste niedriger als der von Kugelgewindetrieben, ebenso die Vorschubgeschwindigkeit. Daher werden Trapezgewinde vor allem für langsame Transporte oder Spannungsaufgaben bei niedriger Einschaltdauer verwendet. Typische Anwendungen sind der Einsatz als Antriebselement in Fräs- und Drehmaschinen, in spielfreien Positioniersystemen, automatischen Hubpressen und sonstigen Hubmechanismen beispielsweise in der Lebensmittelindustrie.
Kugelgewindetriebe für hohe Drehzahlen und Positioniergenauigkeit
18.08.2011 | Kammerer Gewindetechnik stellt eine komplette Reihe an Kugelgewindetrieben vor. Diese zeichnet sich durch hohe Positioniergenauigkeit aus und eignet sich für hohe Drehzahlen.
Von Miniatur Kugelgewindegetrieben über welche für Linearachsen, Spindeln mit großen Steigungen bis zu Gewindetrieben mit großen Kugeln für Schwerlasten finden die in Produkte Einsatz in allgemeinen und Werkzeugmaschinenbau, Handhabungsautomation und Robotik, Feinwerktechnik und Medizintechnik sowie im Fahrzeug- und Flugzeugbau.
Ein neues Kugelumlenksystem gewährleistet durch einen optimierten Reibwert größere Laufruhe auch bei hohen Drehzahlen. Für hohe Geschwindigkeiten bei langem Nutzhub gibt es Bauteile mit angetriebener Kugelumlaufmutter. Die Gewindetriebe werden in den Genauigkeitsklassen IT3, IT5, IT7 und IT10 nach DIN 69051 angeboten.
Sie werden in feinstgeschälter und geschliffener Ausführung mit Durchmessern von 4 bis 160 mm hergestellt. Je nach Fertigungsverfahren können die Spindeln bis zu einer Länge von 8 m aus einem Stück hergestellt werden; auf Anfrage auch bis zu 15 m und auch weitere Sonderausführungen lassen sich realisieren.
Rückführsystem für Kugelgewindetriebe in Werkzeugmaschinen
12.07.2011 | Kammerer Gewindetechnik präsentiert ein neuartiges Rückführungsprinzip für Hochleistungskugelgewindetriebe in Werkzeugmaschinen (WZM). Das Rückführsystem der Kugel reduziert die Geräuschentwicklung und die interne Reibung in der Kugelkette des Gewindetriebes. Es wird im Rahmen eines Forschungskooperationsprojekts entwickelt, an dem auch das Institut für Produktionstechnik des Karlsruher Instituts für Technologie (KIT) beteiligt ist. Ziel des Projektes ist der Aufbau von Systemkomponenten für den WZM-Bau.
Als weiterer Kooperationspartner entwickelt das Unternehmen E. Reitz Natursteintechnik einen neuartigen, zementgebundenen Beton (UHPC) als Werkstoff zur Herstellung des Maschinenbettes, auf das der Kugelgewindetrieb montiert ist. Das Zusammenwirken von Kugelgewindetrieb und Maschinenbett hinsichtlich Dämpfung, Steifigkeit, Temperaturgang und weiteren Parametern wird derzeit am KIT erforscht. Die Referenz bildet ein herkömmliches, als Stahlschweißkonstruktion ausgeführtes Maschinenbett, welches in gleicher Dimension zum Vergleich zur Verfügung steht.
„Mit der Verbindung Maschinenbett und Antriebstechnik aus einer Hand wollen wir den Anspruch einiger Maschinenhersteller erfüllen, die nach einem Komplettsystem verlangen“, erklärt Peter Kammerer, technischer Geschäftführer des Hornberger Gewindetechnikspezialisten. „Die Diskussionen in der Antriebstechnik zeigen, dass nach wie vor Entwicklungspotentiale für Kugelgewindetriebe vorhanden sind und auch wahrgenommen werden müssen, um den Kugelgewindetrieb als Antriebselement zu stärken. Denn trotz alternativer Antriebstechnik wird der Kugelgewindetrieb weiterhin als das wichtigste Antriebselement in WZM angesehen.“
Gerollte Kugelgewindetriebe für Strickmaschinen
07.09.2010 | Eichenberger stellt Nischenprodukte her: In der Schweiz ist EAG der einzige Hersteller von gerollten Kugelgewindetrieben, weltweit einer der wenigen Produzenten von Steilgewindespindeln. Seit Jahrzehnten hat sich die Technologie von Eichenberger im Seilbahnbau bewährt: das Rollen der Gewinde der Aufhängbolzen für tausende von Seilbahngondeln. Diese Technik hält nun auch im Bereich des «normalen» Kugelgewindetriebes Einzug wie das Beispiel Hightech-Strickmaschinen zeigt:
Im Gegensatz zum Handsticken werden bei der Stickmaschine nicht die Nadeln, sondern die ganze Stoffbahn verfahren. Der Grund: Um den gespannten Stoff in der X- und Y-Achse zu verschieben braucht es nur eine Bewegung. Wollte man tausende von Sticknadeln steuern, wären dazu tausende von Verstellantrieben nötig. Konkret heisst das, die Stoffbahn wird mit hoher Geschwindigkeit und Präzision hin und her sowie auf und ab bewegt. Bei der 1-Stock–Stickmaschine «Epoca 04» ergeben diese sogenannten Gatterbewegungen, die für die Stoffpositionierung verantwortlich sind, höchste Stickqualität.
Für den Antrieb sprachen die Faktoren Genauigkeit, Einfachheit sowie Kosten und Robustheit für einen Kugelgewindetrieb (KGT), vor allem für den vertikalen Verfahrweg. Aus diesen Gründen wurde der Kugelgewindetrieb (KGT 25 x 25) mit vier Kugelrückführungen gewählt. Der Einbau der Spindel ist einfach: Das Getriebe ist im Mutternkörper integriert. Das Umsetzen der Dreh- in eine Längsbewegung erfolgt genau und spielfrei.
Problematik Spiel in der Strickmaschine
Doch ein «gewöhnlicher» KGT von über 2 m Länge würde die geforderte Spielfreiheit nicht erreichen. Denn die Mutter hat immer ein gewisses Spiel, so will es die Physik. In den meisten Anwendungen ist dies unerheblich. In speziellen Fällen wirkt sich dieses Spiel aber verheerend aus. So auch in der Stickmaschine: Zum Verschieben der Stoffbahn fährt die Spindelmutter hoch – doch etwas zuviel, die Steuerung „sagt“: zwei Mikro-Teilschritte zurück. War zuviel «Spiel im Spiel», gehen die Rückschritte ins Leere. Die Folge ist ein unbrauchbares Muster. Besonders würde dies beim Umkehren der Bewegungsrichtung ins Gewicht fallen. Treten dazu beim Verfahren der Mutter in der Y-Achse Beschleunigungen von über 1 g auf, flattert die Mutter auf der Spindel.
Intelligente CNC Steuerung für neue + alte Werkzeugmaschinen
Um dieses Spiel aufzuheben hat man nicht auf das übliche System mit zwei gegeneinander verspannten Muttern zurückgegriffen, sondern setzt eine Sonderkonstruktion ein: Eine Einzelmutter, die eine sehr kurze Bauweise mit hoher Steifigkeit vereint. Die Vorspannung wird dabei über ein spezielles Gewindeprofil auf gotischer Basis an der Spindel erzeugt.
Technisches Allgemeinwissen
Was ist ein Kugelgewindetrieb?
Ein Kugelgewindetrieb ist ein mechanischer Linearantrieb, der einer Drehbewegung in eine Längsbewegung bzw. lineare Bewegung umwandelt. Bei dem Schraubgetriebe, auch Kugelumlaufspindel genannt, übertragen Kugeln die Kraft zwischen der Gewindespindel und der Mutter. Dabei entsteht aufgrund der vorherrschenden Rollreibung ein günstiger Reibungskoeffizient, der für einen hohen Wirkungsgrad sorgt und auch die Wärmeentwicklung fällt gering aus. Es gibt einige Ausführungen von Kugelgewindetrieben wie mit angetriebener Mutter, angetriebener Spindel, gekühlter Mutter uvm.
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