Kugelgewindetriebe

Ein kompaktes Mutterkonzept

Kugelgewindetriebe in Werkzeugmaschinen. Werkzeugmaschinen müssen für wachsende betriebs- und funktionstechnische Anforderungen gerüstet sein. Bei Kugelgewindetrieben setzt der italienische Hersteller Rema Control auf Produkte von Kammerer Gewindetechnik.

Linearachsen mit Kugelgewindetrieb in einer Portalfräsmaschine vom Typ Leonard LT4.60 von Rema Control. (Foto: Kammerer)

Mehr Leistung, höhere Zuverlässigkeit – die Anforderungen an Industrieanlagen steigen. Das gilt auch für den Werkzeugmaschinenbau. Hier kommt hinzu, dass geforderte hohe Beschleunigungen und Geschwindigkeiten an der Lebensdauer und Zuverlässigkeit der Maschinenelemente und Komponenten nagen. Dem Gewindetechnikspezialisten Kammerer aus dem Schwarzwald ist es gelungen, diese eigentlich konträren Anforderungen bei Werkzeugmaschinen mit seinen Kugelgewindetrieben, die für das Verfahren der Linearachsen sorgen, zu vereinen. Auch in den neuen Portalfräsmaschinen des italienischen Herstellers Rema Control werden Kugelgewindetriebe von Kammerer verwendet; im konkreten Anwendungsfall ist es eine Sonderlösung mit angetriebener Mutter.

Rema Control mit Sitz in Stezzano bei Bergamo stellt Werkzeugmaschinen für Produktionsanlagen her, darunter zum Beispiel Portalfräsmaschinen und Fahrständerbearbeitungszentren für die Automobilindustrie. In den vergangen Jahren stieg die Geschwindigkeit der Linearachsen der Maschinen auf 50 Meter pro Minute. Die früher bei niedrigeren Geschwindigkeiten angewandte Lösung war aufgrund der Geräuschbildung und zu hoher Hitzeentwicklung an ihre Grenzen gestoßen. Deshalb musste eine neue Lösung für das Achsverfahren her.

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Kugelgewindetrieb mit angetriebener Mutter. (Foto: Kammerer)

Spindelkühlung gegen Hitze
Besonders für lange Achsen sind Kugelgewindetriebe mit rotierender Mutter geeignet, da dieses Antriebskonzept hohe Lineargeschwindigkeiten bei langem Nutzhub der Kugelgewindetriebe ermöglicht. Bei einer Geschwindigkeit von 50 Metern pro Minute ist die Geräuschbildung verglichen mit anderen Lösungen niedriger. Auch die Hitzeentwicklung wird reduziert, da eine Spindelkühlung bei stehender Spindel einfacher zu realisieren ist. Das stehende Muttergehäuse lässt sich ebenfalls einfach kühlen. Weiterhin sorgt das von Kammerer entwickelte Fertigungsverfahren des Hartschälens von Kugelgewindetrieben nachweislich zu weniger Geräuschen im Betrieb.

Hohe Drehgeschwindigkeiten möglich
Das angetriebene Mutterkonzept hat noch weitere Vorteile. Mit der angetriebenen Mutter lassen sich in Verbindung mit einer großen Steigung Geschwindigkeiten über 120 Meter pro Minute erreichen. Unter idealen Voraussetzungen sind Drehzahlen bis 4.000 Umdrehungen pro Minute möglich. Deshalb lassen sich bei langen Wegen die Taktzeiten positiv beeinflussen. Die höhere Dynamik bewirkt eine Steigerung der Produktivität, das vorgespannte Spindelsystem eine höhere Gesamtsteifigkeit des Antriebstrangs. Die biegekritische Drehzahl ist nicht begrenzt, Beschleunigungen der Spindeln von bis zu 30 Meter pro Quadratsekunde sind möglich. 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. Bestehende Drehzahlgrenzwerte lassen sich durch den Einsatz von Hybridlagern und Keramikkugeln erhöhen. Das kompakte Mutterkonzept von Kammerer ermöglicht es, ganz nahe am Boden des Maschinenbetts zu bauen. Ein Kippen der Spindellagerböcke, das durch das Recken der Spindeln entstehen kann, wird minimiert. So ist zum Beispiel bei bestimmten Spindeln eine Einbauhöhe von nur 100 Millimeter vom Boden bis zur Spindelmittelachse möglich.

Kugelgewindetriebe im Großmaschinenbau
Kammerer bietet Kugelgewindetriebe mit angetriebener Mutter in Baugrößen von KGT 16 mal fünf bis 120 mal 20 an. Neben Werkzeugmaschinen werden sie besonders im Großmaschinenbau mit langen Achswegen wie bei Großräummaschinen, in Kunststoff-Spritzmaschinen, in Hebe- und Montageeinrichtungen für Flugzeuge und Schienenfahrzeuge und bei anderen Lift- und Hubeinrichtungen eingesetzt.  pb

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