Kugelumlaufspindel: Unterschied zwischen den Versionen

Version vom 5. Mai 2011, 15:07 Uhr

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Fertigstellung zum 05.05.2011 von B. Einwald / Fertigungstechnik; Herr Etzien

Kugelumlaufspindel / Kugelgewindetrieb

Definition

Eine Kugelumlaufspindel oder auch Kugelgewindetrieb (KGT), ist
die Gesamtheit eines Wälzschraubtriebes mit Kugeln als Wälzkörper.
Er dient zur Umsetzung einer Drehbewegung in eine Längsbewegung
oder umgekehrt. _{(Definition nach DIN 69051-1)}

Verwendung

Haupteinsatzgebiete für die KGT sind Werkzeugmaschien. Sie dienen zur genauen Positionierung der Werkstückträger bzw. Werkzeugträgern. Die zu bewegenden Teile sind meistens an der Kugelumlaufmutter befestigt und zusätzlich über Linearführungen gelagert. In sehr vielen Bereichen des Maschinenbaus wurden früher Trapezgewindespindeln eingesetzt, die heutzutage fast schon vollständig von den KGT abgelöst. Zudem werden durchbauartbedingte Änderungen neue Einsatzgebiete erschlossen, in denen bisher meistens Hydrauliksysteme Verwendung fanden, wie z.B. bei Pressen, Spritzgießmaschinen und Servolenkungen.

Aufbau und Funktionsweise

Der KGT wird entweder direkt von einem Motor angetrieben oder aber auch über Getriebe und Riementriebe. Wie auch bei Wälzlagern dienen Kugeln in Laufrillen zwischen Spindel und Mutter zur Umsetzung einer Bewegung. Diese Kugeln wandern bei der Drehung axial. Durch Rückführkanäle in der Spindelmutter werden die Kugeln rückgeführt und ein Kreislauf entsteht. Die Kugeln zirkulieren.

Spindelgeometrie

Beide Flamken des Gewindes werden von den umlaufenden Kugeln im Idealfall an je einem Punkt (gothische Laufrille) berührt. Dieses geschieht Spielfrei. Sollte trotzdem ein Spiel vorhanden sein, kann dieses nachjustiert werden. Erklärung und Vorgehensweise wird im Punkt "Spiel und Vorspannung" näher erläutert!

Muttergeometrie

Spiel und Vorspannung

Beanspruchung

Verschleißminderung

Herstellung

Weiterentwicklung

Adaptronischer Kugelgewindetrieb

Bei modernen, adaptronischen Kugelgewindetrieben variieren zwischen den Muttern eingebaute Aktorelemente die Vorspannung und wirken so der Wärmeentwicklung entgegen und vermindern Schwingungen.

Bei hohen, dynmischen Belastungen dämpfen weiterhin keramische Elemente im Trieb die Stöße und tragen damit zur Positioniergenauigkeit bei.

Rollengewindetrieb

Eine Weiterentwicklung der Kugelgewindetriebe sind sogenannte Rollengewindetriebe, die als Rollengewindetriebe mit Rollenrückführung oder als Planetenrollengewindetriebe ausgeführt sein können.

Kugel- und Rollengewindetriebe ihrerseits wiederum sind Komponenten sogenannter Aktoren, die in der Antriebstechnik weit verbreitet sind.