Stellmuttern Lagersicherung auf kleinstem Bauraum

Redakteur: Dipl.-Ing. Dorothee Quitter

Um bei angetriebenen Werkzeugen und Arbeitsspindeln höhere Drehzahlen bei zunehmend kleinerem Bauraum zu ermöglichen, hat Spieth zur Lagersicherung ultraflache Stellmuttern entwickelt.

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Dank des Spieth-Prinzips lässt sich mit der ultraflachen Stellmutter auch bei begrenztem Bauraum die benötigte Vorspannkraft exakt einstellen und selbst bei hoher Dynamik im Betrieb konstant und sicher aufrechterhalten.
Dank des Spieth-Prinzips lässt sich mit der ultraflachen Stellmutter auch bei begrenztem Bauraum die benötigte Vorspannkraft exakt einstellen und selbst bei hoher Dynamik im Betrieb konstant und sicher aufrechterhalten.
(Bild: Spieth-Maschinenelemente)

Moderne Bearbeitungszentren arbeiten mit hohen Drehzahlen und hohen Schnittparametern um ein maximales Zeitspanvolumen und damit die höchste Produktivität zu erreichen. Bei diesen Anforderungen müssen qualitativ hochwertige Arbeitsspindeln eine maximale Präzision, Laufruhe, lange Lebensdauer und einfache Wartung gewährleisten. Zusätzlich sollen die Spindeln immer kompakter sein und damit Bauraum einsparen. Bei angetriebenen Werkzeugen und Arbeitsspindeln kann der Einsatz von einfachen Wellenmuttern oder von Systemen mit radialen Sicherungen bei hohen Drehzahlen aufgrund von Asymmetrien zu Vibrationen führen. In der Folge sind dann der Verlust der Lagervorspannung oder sogar ein Systemausfall möglich, wenn sich die Mutter löst.

Bauraum um bis zu 50 % reduziert

Um dies bei gleichzeitiger Bauraumoptimierung zu verhindern, hat Spieth auf Basis seines Spieth-Prinzips ultraflache Stellmuttern mit einem hohen Sicherheitsfaktor entwickelt, die eine optimale Ausrichtung auf dem Gewinde bieten. „Ultraflache Stellmuttern bedeuten, dass der Bauraum um bis zu 50 % reduziert werden kann“, erläutert Spieth-Geschäftsführer Dipl.-Ing. Alexander Hund die Vorteile der Lösung.

Die Wirkungsweise des Spieth-Prinzips

Das Gewindeflankenspiel wird durch eine Einstellmöglichkeit auf null reduziert. Statt an wenigen Einzelpunkten wirken so die Spannkräfte der mechanischen Präzisions- mutter rundum kraftschlüssig und werden gleichmäßig verteilt. Das sorgt für eine hundertprozentige Planlaufgenauigkeit.

Zudem profitieren die Kunden davon, dass diese neuen Stellmuttern die höchsten Losbrechmomente auf dem Markt besitzen: Sie gewährleisten damit auch bei hohen Drehzahlen hervorragende Planlaufeigenschaften und eine verlässliche Lagersicherung. Die ultraflachen Stellmuttern eröffnen ebenfalls neue Möglichkeiten für Rundtische oder ölfreie Schraubenkompressoren.

Die Entwicklung der Sonder-Stellmutter

Im komplexen Spindel-Lager-System kommt der Lagersicherung eine besondere Bedeutung zu. Bei einer speziellen Anforderung eines namhaften Spindelherstellers konnte kein Hersteller die spezifischen Kundenanforderungen erfüllen: Spieth entwickelte deshalb in Zusammenarbeit mit dem Kunden eine Sonder-Stellmutter.

Die größte Herausforderung bestand dabei darin, diese Lösung in dem sehr begrenzten vorhandenen Bauraum unterzubringen, die auch bei hohen Drehzahlen höchste Sicherungswerte (Losbrechmomente) bietet. Denn in der Vergangenheit hatten sich bei dem Kunden immer wieder Wellenmuttern gelöst, was zu Präzisionsverlusten, höherem Verschleiß, einem Ausfall der Spindel und damit zu Qualitätseinbußen führte. Als Notlösung wurden die Muttern zusätzlich mit Kleber gesichert, was aber mit einem erheblich hö­heren Montageaufwand und Problemen bei der Wartung verbunden war. Bei der Neukonstruktion sollte deshalb unbedingt auf das Kleben verzichtet werden.

Für hohe Drehzahlen geeignet

„Die Anforderungen des Kunden haben wir sehr gut erfüllt, denn unsere ,Bauart Spieth’ ist hervorragend für hohe Drehzahlen geeignet“, erläutert Hund die Vorgehensweise. Die einteilige Stellmutter von Spieth besteht aus einem Last- und einem Sicherungsteil, die durch eine Membran miteinander verbunden sind. Bei Betätigung der axialen Sicherungsschrauben richten sich die Gewindeflanken der Stellmutter und des Wellengewindes optimal zueinander aus, jegliches Gewindeflankenspiel wird eliminiert. Gleichzeitig zentriert sich die Stellmutter auf dem Gewinde und erreicht einen extrem hohen Planlauf, dabei bleiben höchste Sicherungswerte gewährleistet. Dank dieses Prinzips lässt sich die benötigte Vorspannkraft mit Spieth-Stellmuttern exakt einstellen und selbst bei hoher Dynamik im Betrieb konstant und sicher aufrechterhalten.

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Spacer wird nicht mehr gebraucht

Zusätzlich gelang es den Spieth-Ingenieuren, die Geometrie der Sonder-Stellmutter so anzupassen, dass der Kunde auf bislang notwendige Peripherieteile wie zum Beispiel einen Spacer verzichten kann – diese Funktion übernimmt die bauraumoptimierte Stellmutter gleich mit. Dies spart Bauraum und die Bauteilmenge und -vielfalt verringert sich, was wiederum die Präzision der Spindel erhöht und Kosten reduziert.

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