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Lineartechnik Gewindetriebe in allen Kraft- und Geschwindigkeitsbereichen

| Redakteur: Dipl.-Ing. (FH) Sandra Häuslein

Schaeffler verfügt mit den drei Bauarten Kugelgewindetrieb KGT, Rollengewindetrieb RGT und der neuen Bauform Planetenwälzgewindetrieb PWG über ein breites Portfolio. Damit will das Unternehmen so gut wie jede Anwendung mit Spindeldurchmessern von 6 mm bis 80 mm bedienen können. Auf die Performance der Gewindetriebe abgestimmt, sind auch Axial-Lagerungen verfügbar.

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Das Bild zeigt eine Explosionsdarstellung des Planetenwälzgewindetriebes PWG.
Das Bild zeigt eine Explosionsdarstellung des Planetenwälzgewindetriebes PWG.
(Bild: Schaeffler)

Gewindetriebe dominieren in Vorschubachsen von Werkzeugmaschinen, in Formatverstellungen, in Portalachsen oder Hubachsen. Auch der Ersatz von hydraulischen oder pneumatischen Zylindern durch einen mechanischen Aktor führt zu einer weiteren Verbreitung der Gewindetriebe. So kommen mechanische Linearaktuatoren z. B. auch in Schweißzangen oder kleinen Pressen in der Montagetechnik zur Anwendung. Dieses sehr breite Anwendungsspektrum ist nur mit einer großen Bauartvielfalt an Gewindetrieben, insbesondere hinsichtlich der übertragbaren Kräfte und damit der realisierbaren Steigungen, abzudecken.

Drei Gewindetrieb-Bauarten mit spezifischen Stärken

Laut Schaeffler zählen zu den Stärken des Kugelgewindetriebes KGT die hohe Dynamik aufgrund der großen Spindelsteigungen, der reibungsarme Lauf sowie die sehr hohe Positionier- und Wiederholgenauigkeit. Bei Kugelgewindetrieben muss die Steigung jedoch mindestens größer als der Kugeldurchmesser sein. Sehr kleine Steigungen sind deshalb nicht möglich. Der Rollengewindetrieb RGT hat diese Einschränkung hingegen nicht und wird bevorzugt bei kleinen Steigungen eingesetzt. Der Planetenwälzgewindetrieb PWG soll die Lücke zwischen RGT und KGT schließen bei Spindeldurchmessern von 5 mm bis ca. 30 mm im Bereich noch kleinerer Steigungen von 5 mm bis deutlich unter 1 mm.

Aufgrund der hohen Anzahl an Wälzkontakten soll der PWG im Vergleich zu den beiden anderen Bauarten die höchste Tragfähigkeit und Steifigkeit erreichen. Die gute interne Lastverteilung und die optimierte Schmiegung zwischen den sich berührenden Flanken sorgt für eine relativ niedrige Reibung.

Planetenwälzgewindetrieb

Der PWG erzeugt beispielsweise bei einer Steigung von 0,75 mm aus 40 Ncm eine Axialkraft von 2200 N. Folglich sind auch mit kleinen Motoren sehr große Axialkräfte realisierbar. Durch seine große Übersetzung und den kleinen Bauraum kann der PWG hydraulische Antriebe ersetzen. Die Integration des elektrischen Antriebes ist laut Schaeffler einfach über eine Passfederverbindung am Außendurchmesser der Spindelmutter möglich. Grundsätzlich wird der PWG spielfrei vorgespannt und vorbefettet geliefert. Die Mutter des PWG ist an den Stirnseiten mit Spaltdichtungen versehen.

Axiallagerungen für Gewindetriebe

Die Lagerung der Gewindetriebe überträgt die Axialkräfte der Spindelmutter und leitet sie in das Gehäuse. Gewindetriebe und deren Lagerung sind also stets als System zu betrachten. Daher spiegelt sich die große Vielfalt der INA-Gewindetriebe auch bei den angebotenen Axial-Lagervarianten wieder. Zur Auswahl stehen ein- und mehrreihige Axial-Schrägkugellager ZKLN (Bohrungsmontage) und ZKLF (Flanschmontage) und zweiseitig wirkende Nadel-Axial-Zylinderrollenlager ZARN und ZARF. Die Ausführung ZKLR soll eine besonders wirtschaftliche Alternative bieten. Die zweireihigen Schrägkugellager sind in einen Blechdeckel eingepresst. Der Blechdeckel verfügt über einen breiten Flansch, der mit der Maschine verschraubt wird. Speziell für Vertikalachsen ist die Ausführung ZKLFA mit drei Kugelreihen entwickelt worden. Axial-Schrägkugellager der Typen ZKLF und ZKLN sind auch in X-life-Ausführung lieferbar. Die bessere Laufbahnqualität soll für eine geringere Reibung und niedrigere Lagertemperaturen sorgen. Der Schmierstoff wird weniger stark beansprucht, die Fettgebrauchsdauer und gegebenenfalls notwendige Nachschmierintervalle verlängern sich. Bei Anwendungen mit höchster Genauigkeit und Steifigkeit kommen die Nadel-Axial-Zylinderrollenlager ZARN (Bohrungsmontage) ZARF (Flanschmontage) zum Einsatz.

Präzise Auslegung

Optimal ausgewählte und ausgelegte Produkte sollen den Schaeffler-Kunden einen spürbaren Wettbewerbsvorsprung verschaffen. Speziell für die Auslegung von Gewindetrieben stellt das Unternehmen die Version Bearinx-online Easy Ballscrew zur Verfügung. Das Software-Tool berücksichtigt unter anderem das nichtlineare, elastische Federverhalten der Wälzkörper, die Elastizität der Lagerringe, belastungsbedingte Druckwinkelverlagerungen und die reale Kontaktpressung bei Schiefstellung sowie den Einfluss der Profilierung der Wälzkörper auf die Kontaktpressung. Auch konstruktive Einflüsse wie die Anbindung der Lagerung an die Welle, der Wellenwerkstoff, die Schmierung und der Grad der Verunreinigung werden berücksichtigt.

Das Programm stellt die vier gängigen Lageranordnungen für Gewindetriebe als vorkonfigurierte Berechnungsmodelle zur Verfügung: einseitige Festlagerung, Fest-Loslagerung, Fest-Festlagerung (Spindelreckung mit Nutmutter) und die Fest-Festlagerung (Spindelreckung mit Passscheibe). Bearinx-online Easy Ballscrew berechnet die minimale statische Tragsicherheit und die modifizierte Referenzlebensdauer für alle Lageranordnungen. Für die Fest-Festlagerungen werden zusätzlich die Spindelreckkraft und der Wert für die effektive Spindeldrehnung durch Reckung sowie sämtliche Montageeinstellwerte ausgegeben. Ein Austausch der Berechnungsdatei mit dem Schaeffler-Ingenieurdienst ist jederzeit möglich. (sh)

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