Definition Was ist eigentlich ein Gewindetrieb?

Ein Gewindetrieb ist ein mechanisches Antriebselement, das eine Drehbewegung in eine Längsbewegung wandelt oder umgekehrt. Wie das funktioniert, zeigen wir hier.

Das Bild zeigt einen aufgeschnittenen Kugelgewindetrieb der „Carry Speedline“ von Eichenberger.
Das Bild zeigt einen aufgeschnittenen Kugelgewindetrieb der „Carry Speedline“ von Eichenberger.
(Bild: Eichenberger)

Ein Gewindetrieb besteht aus einer Spindel mit Gewinde und einer Mutter aus Metall oder Kunststoff. Das mechanische Antriebselement wird dann eingesetzt, wenn eine Drehbewegung (rotatorische Bewegung) in eine Längsbewegung (translatorische Bewegung) umgewandelt werden muss oder umgekehrt.

Durch das Drehen der Gewindespindel, bewegt sich die Mutter entlang der Gewindestange. Oder die Mutter rotiert und bewegt die Spindel linear. Die Steigung des Gewindes entscheidet über den Verschiebungsweg pro Umdrehung.

Je nach Funktionsprinzip und Bauform unterscheidet man:

  • Trapezgewindetriebe
  • Kugelgewindetriebe
  • Rollengewindetriebe
  • Planetengewindetriebe/Planetenrollengewindetrieb

Gewindetriebe nach Bauform:

Die einfachste Bauform weist der Trapezgewindetrieb auf. Die Mutter gleitet direkt auf dem trapezförmigen Gewinde. Das Antriebselement ist robust, Verluste durch die dauerhafte Gleitreibung sorgen allerdings für einen niedrigen Wirkungsgrad.

Der Kugelgewindetrieb besteht neben der Spindel aus einer Mutter mit Kugeln, die als Wälzkörper dienen und die Last von Spindel auf Mutter übertragen. Im Gegensatz zum Trapezgewindetrieb, reiben beim Kugelgewindetrieb keine großen Flächen aufeinander. Die Kugeln sorgen für einen geringeren Wälzkontakt. Das reduziert Verluste und daraus resultiert ein höherer Wirkungsgrad. Dieses Konstruktionsprinzip geht allerdings zu Lasten der Tragkraft. Denn die Kugeln wälzen mit der Zeit ab und können sich aus der Gewindenut herausschieben. Daher muss bei Kugelgewindetrieben auch immer an ein System zur Kugelrückführung gedacht werden. So ist auch die Drehzahl beim Einsatz dieser Antriebselemente begrenzt.

Bei Rollengewindetrieben ist die Gewindemutter mit Rollen ausgestattet, die umlaufende Rillen aufweisen. Das System funktioniert ähnlich dem Planetengewindetrieb, da sich die Rollen allerdings schneller in axialer Richtung bewegen als die Mutter, muss – wie beim Kugelgewindetrieb auch – eine Rollenrückführung vorhanden sein.

Im Planetengewindetrieb oder auch Planetenrollengewindetriebe werden Rollen – auch als Planeten bezeichnet – als Wälzkörper eingesetzt. Die Rollen weisen ein Gewinde auf, das in die Spindel und die Mutter eingreift. Die Rollen bewegen sich axial nicht schneller als die Mutter, ein Rückführmechanismus der Planeten ist daher nicht notwendig. Planetengewindetriebe besitzen mehr Kontaktpunkte als Kugelgewindetriebe gleicher Baugröße, was die Tragkraft erhöht. Gleichzeitig sorgen die vielen Kontaktpunkte aber auch für mehr Verluste, was den Wirkungsgrad minimal reduziert. Im Vergleich zum Trapezgewindetrieb ist der Wirkungsgrad dennoch deutlich höher.

Anwendungsgebiete von Gewindetrieben:

Trapezgewindetriebe sind preisgünstige Lösungen für Werkzeugmaschinen, Positioniersysteme und Hubmechanismen. Steigen die Ansprüche an Geschwindigkeit, Genauigkeit und Energieeffizienz, rücken die aufwändigeren Gewindetrieb-Bauformen in den Fokus.

Kugelgewindetriebe finden beispielsweise in Werkzeugmaschinen und Positioniereinheiten Einsatz, wo bei kleinen bis mittleren Kräften hohe Präzision gefragt ist.

Aufgrund der hohen Tragkraft und der robusten Konstruktion, eignen sich Rollengewindetriebe sowie Planetengewindetrieb bzw. Planetenrollengewindetrieb als elektromechanischer Ersatz für Hydraulik- oder Pneumatiklösungen – beispielsweise bei Handling-Aufgaben, in der Umformung und der Förder- und Hebetechnik.

Hersteller von Gewindetrieben:

  • ANT GmbH Antriebstechnik
  • August Steinmeyer GmbH & Co. KG
  • Bosch Rexroth AG
  • Dr. Erich Tretter GmbH & Co.
  • Eichenberger AG
  • Ewellix GmbH
  • Grob GmbH Antriebstechnik
  • Hiwin GmbH
  • I+F Antriebs- und Maschinentechnik GmbH
  • Igus GmbH
  • Indunorm Bewegungstechnik GmbH
  • Kammerer Gewindetechnik GmbH
  • Karl Hipp GmbH
  • LTK Lineartechnik Korb GmbH
  • Neff Gewindetriebe GmbH
  • NSK Deutschland GmbH
  • Rodriguez GmbH
  • Schaeffler Technologies AG & Co. KG
  • Schmitz Gewindetechnik GmbH
  • THK GmbH
  • Thomson Neff Industries GmbH

Die Aufzählung erhebt keinen Anspruch auf Vollständigkeit.

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Über den Autor

Dipl.-Ing. (FH) Sandra Häuslein

Dipl.-Ing. (FH) Sandra Häuslein

Redakteurin, konstruktionspraxis – Alles, was der Konstrukteur braucht