Planetenwälzgewindetrieb

Hier kommt Kraft raus

Gewindetrieb für elektromechanische Linearaktoren. Mit einer neuen Bauform und einem neuen Funktionsprinzip erweitert Schaeffler sein Spindelprogramm um einen tragfähigen und leistungsdichten Gewindetrieb. Der sogenannte Planetenwälzgewindetrieb PWG ergänzt aufgrund seiner technischen Eigenschaften die Kugelgewindetriebe KGT und Rollengewindetriebe RGT.

Im Durchmesserbereich von fünf bis 25 Millimeter erreicht der Planetenwälzgewindetrieb die höchste Leistungsdichte. Spindel und Planeten sind spanlos hergestellt. (Foto: Schaeffler)

Schaeffler komplettiert mit dem neuen Planetenwälzgewindetrieb PWG sein Produktprogramm an Gewindetrieben und bietet hinsichtlich Geschwindigkeit, Genauigkeit und Tragfähigkeit die jeweils passende Lösung für die Anwendung. Durch seine hohe Leistungsdichte könne der PWG sogar hydraulische Antriebe substituieren, sagt der Hersteller. Der PWG ebne den Weg zum „Smart Aktor“ – elektromechanische Linearaktoren mit höchster Effizienz auf kleinstem Bauraum.

Kleine Spindelsteigungen, mehr Kraft
Am Markt haben sich unter den Gewindetrieben der Kugelgewindetrieb (KGT) und der Rollengewindetrieb (RGT) etabliert. Zu den herausragenden Stärken des Kugelgewindetriebes zählen die hohe Dynamik aufgrund der großen Spindelsteigungen, der reibungsarme Lauf sowie die hohe Positionier- und Wiederholgenauigkeit. Kleine Steigungen sind jedoch aus geometrischen Gründen nicht realisierbar. Der Rollengewindetrieb bietet im Vergleich eine höhere Tragfähigkeit bei Spindelsteigungen ab zirka zehn Millimeter und eine hohe Positioniergenauigkeit. Das fehlende dritte Glied scheint nun gefunden: Beim PWG handelt es sich um eine Bauform, die noch höhere Kräfte bei kleinen Spindelsteigungen unter fünf Millimeter bietet. Auf der Gewindespindel wälzen sich Planeten mit parallel angeordneten, V-förmigen Rillen ab. Die Rotation der Planeten beziehungsweise deren Antrieb wird über die Spindelmutter sichergestellt. Hierzu ist die zweigeteilte Mutter an den Enden ebenso mit Rillen versehen, in die die Enden der Planeten eingreifen. Durch die hohe Anzahl an Wälzkontakten erreicht der PWG im Vergleich zu den beiden anderen Varianten die höchste Tragfähigkeit und Steifigkeit. Die interne Lastverteilung und die optimierte Schmiegung zwischen den Spindelgewindeflanken und den balligen Flanken der Planetenrillen sorgen für geringe Reibung. Mit entsprechend gewählten Durchmessern der Planetenrillen lassen sich kleinste Gesamtsteigungen von 0,75 bis fünf Millimeter realisieren.

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Große Axialkräfte realisierbar
Spindel und Planeten sind spanlos hergestellt, wodurch eine gute Verdichtung des Materiales im Zusammenspiel mit optimalem Faserverlauf, höchste Festigkeiten und damit nochmals eine um 15 Prozent höhere Tragzahl gegenüber herkömmlicher Technologie erzielt werden. Dieses Herstellungsverfahren reduziert die Kosten auf ein vergleichbares Niveau spanlos hergestellter Kugelrollspindeln, informiert Schaeffler. Mit einer Distanzscheibe zwischen den Spindelmutterhälften sind spielfrei vorgespannte Einheiten leicht realisierbar.

Der PWG schließt die Lücke zwischen RGT und KGT bei Spindeldurchmessern von fünf bis zirka 30 Millimeter hinsichtlich Tragfähigkeit und kleinstmöglichen Gesamtsteigungen. Beispielsweise erzeugt der PWG bei einer Gesamtsteigung von 0,75 Millimeter aus nur 40 Newtonzentimeter beeindruckende 2.200 Newton Axialkraft. Folglich sind auch mit kleinen Motoren große Axialkräfte realisierbar. Mit dem PWG lassen sich nun also nicht nur elektromotorische Aktoren mit hoher Leistungsdichte, langer Lebensdauer und geringem Wartungsaufwand entwickeln, sondern auch kostengünstige Motoren einsetzen. Die Integration des elektrischen Antriebes ist einfach über eine Passfederverbindung am Außendurchmesser der Spindelmutter möglich. Anwendungsgebiete und erste Projekte finden sich in der Solartechnik zur Spiegelnachführung, in der Windenergie zur Azimutverstellung, im Maschinenbau als Vorschubeinheit für die Blechumformung, in Abkantbänken, in Schließzylindern von Kunststoffspritzmaschinen, in Niet- und Schneidzangen und in Klebstoffdosierpistolen. Bereits in Serie ist der PWG bei Kupplungsaktoren in der Automobilindustrie.    pb

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