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antriebstechnik 6/2016

antriebstechnik 6/2016

WÄLZ- UND GLEITLAGER

WÄLZ- UND GLEITLAGER Vom Exoten zum Aufsteiger Über den Stand der Technik bei Kugelgewindetrieben Eduardo Rodriguez Im Wettbewerb der Antriebstechnologien haben Kugelgewindetriebe zurzeit eine sehr gute Ausgangsposition. In unterschiedlichen Anwendungen substituieren sie vor allem hydraulische Linear antriebe. Wir bringen Sie auf den Stand der Technik. Vor wenigen Jahren waren Kunststoff- Spritzgießmaschinen mit elektrischen Antrieben zumindest in Europa noch echte „Exoten“. Heute hat sich dieses Antriebskonzept durchgesetzt und das aus guten Gründen. Elektrische Linearsysteme mit Kugelgewindetrieben lassen sich viel exakter steuern als hydraulische Antriebe, die aufgrund des kompressiblen Mediums zwar gut gegen Last fahren können, wie es beim Schließen des Werkzeugs erforderlich ist. Die Elektromechanik bzw. Mechatronik hingegen erlaubt das Programmieren und Abfahren exakter Fahrprofile von Beschleunigen, Abbremsen und Halten der Last bzw. des Drucks. In der Praxis führt dies dazu, dass die Zykluszeit verkürzt und zugleich die Qualität des Spritzgießteils verbessert werden kann. Vorteile elektrischer Linearantriebe Diese Produktivitätssteigerung ist nicht zu unterschätzen: 10 % und mehr „Output“ lassen sich durchaus erreichen. Außerdem verbrauchen Kunststoff- Spritzgießmaschinen mit Elektroantrieben weniger Energie Eduardo Rodriguez ist Industrial Service Sales Director, European Industrial Business Unit bei der NSK Deutschland GmbH in Ratingen als Maschinen mit hydraulischen Antrieben. Ein weiterer Vorteil ist der einfachere Aufbau der Maschinen, da man auf das Hydraulikaggregat mit Tank, Pumpe, Ventilblock und Verrohrung verzichten kann. Dies hat auch zur Folge, dass das Risiko von Leckagen ausgeschlossen ist. Die ersten vollelektrischen Spritzgießmaschinen wiesen noch geringe Schließkräfte auf. Heute bieten führende Hersteller auch große elektrische Maschinen mit 3 000 t Schließkraft und mehr an. NSK hat diese Entwicklung begleitet und vorangetrieben bzw. überhaupt erst die Voraussetzungen dafür geschaffen. Das nötige Knowhow dafür war von Anfang an vorhanden, weil der Einsatz von Hydraulikantrieben in Japan aufgrund der Erdbebengefahr re strikti ver gehandhabt wird als in Europa. Globaler „Footprint“ Als weltgrößter Hersteller von Kugelgewindetrieben bietet NSK ein breites Programm, das seit 1958 kontinuierlich ausgebaut wird. Sieben Fertigungsstätten in fünf Ländern produzieren Komponenten und Systeme der Lineartechnik, darunter rund 60 000 Kugelgewindetriebe pro Monat. Das europäische Produktionswerk für NSK-Linearprodukte befindet sich in Newark/ Großbritannien. Das NSK-Produktspektrum der Kugel gewin detriebe reicht vom Miniaturantrieb mit 4 mm Durchmesser für die Medizintechnik bis zu 14 m langen ungeschweißten Einheiten, die u. a. in Systemen zur Schwingungsdämpfung von Hochhäusern und Brücken eingesetzt werden. Den größten Anteil macht aber nach wie vor der Maschinenbau (vor allem Werkzeug- und Kunststoffmaschinen) aus. Die Markteinführung 1996 war ein Mei lenstein der HTF-Serie. Diese ersten Hochlast- Kugelgewindetriebe boten eine signifikante Steigerung der dynamischen Kapazitäten und der maximalen Axialkräfte und erschlossen dadurch neue Anwendungsfelder im Maschinenbau. Handlungsfelder für Antriebs- Innovationen Seitdem hat NSK die Weiterentwicklung und Ausdifferenzierung des Schwerlastspindel-Programms vorangetrieben. Zu den Handlungsfeldern für Optimierungen und Innovationen gehören die Kühlung, Schmierung und Abdichtung sowie die weitere Erhöhung von Dynamik und Spitzenlastkapazitäten. Einige Beispiele verdeutlichen den Stand der Technik: n Die S1-Distanztechnologie wurde speziell für den Hochlastbereich entwickelt. Sie verhindert den direkten Kontakt der Kugeln und minimiert so den Einfluss von Moment- und Radialbelastungen. Zugleich wird eine deutliche Geräuschreduzierung um ca. 6 dB(A) erreicht, n In den Serien HTF-SRC und HTF-SRD kommt eine optimierte Kugelrückführung 34 antriebstechnik 6/2016

WÄLZ- UND GLEITLAGER zur Anwendung. Sie steigert den Kennwert dn (mittlerer Spindeldurchmesser x Drehzahl) auf bis zu 160 000. Das entspricht einer Verfahrgeschwindigkeit von 1 600 mm/s, n Das A1-Dichtungskonzept reduziert den Schmiermittelaustrag aus der Mutter der HTF-Schwerlastspindeln. Das führt unter anderem zu längeren Wartungs- bzw. Schmierintervallen, n Bei den Linearantrieben von Werkzeugmaschinen bewährt sich die X1-Hochleistungsdichtung, die das Eindringen von Schmutz wirksam verhindert, n Neue Baureihen wie „HTF Press“ erreichen nochmals höhere maximal zulässige dynamische Axialkräfte und eignen sich u. a. für den Einsatz in Pressen und anderen Anlagen der Umformtechnik. Die höhere Leistungsfähigkeit erlaubt u. a. auch den Einsatz einer kleineren Baugröße, n Die Kühlung der Mutter statt der Spindel verbessert die Kühlleistung und damit die Verfahrgenauigkeit, vor allem bei Hochgeschwindigkeits-Anwendungen mit kurzen Hüben, n Parallel zu den Schwerlastspindeln wurden auch Baureihen entwickelt, die sich für Hochgeschwindigkeits-Anwendungen in anderen Bereichen eignen. Aktuelle Neuentwicklungen Zu den aktuellen Neuheiten im NSK-Programm gehören die „Super Large“-Kugelgewindetriebe mit Spindeldurchmessern von 140 bis 200 mm und Steigungen von 25 bis 32 mm. Sie wurden für elektrische Spritzgießmaschinen mit bis zu 3 000 t Schließkraft entwickelt. Bei ihnen kommt ein neues Verfahren für das Gewindeschleifen der bis zu 800 mm langen Muttern zum Einsatz. Die Muttern bieten einer größeren Zahl an Umläufen Platz. Dadurch steigt die maximale Achslast auf das 1,3-fache und die Lebensdauer auf das 2,8-fache. Trotz ihrer Größe erreichen diese Kugelgewindetriebe sehr hohe Drehzahlen. Dazu trägt ein spezielles Kugelumlaufdesign mit tangentialer Umlenkung bei. Ebenfalls neu sind Norm-Kugelgewindetriebe gemäß DIN 69051-5 in elf Modellen und 33 Ausführungen, die ab Lager verfügbar sind. Sie sind mit dn-Maximalwerten von 150 000 und 160 000 spezifiziert und erreichen Präzisionsklasse JIS Cp5 (das heißt besser als ISO P5). Eine weitere Neuheit ist die zweite Generation der High-Speed- Kugelgewindetriebe mit reduziertem Betriebsgeräusch. Die erste Generation zeichnete sich durch eine um mindestens 6 dB(A) geringere Geräuschemission gegenüber anderen marktüblichen Spindeln aus. Dies wird in erster Linie durch ein verbessertes Kugelrückführsystem erreicht. Die zweite Generation reduziert die Erzeugung von Schwingungen durch Überrollen der Laufbahn der Kugeln. So verhindert man ein Anregen der Maschine und damit Geräusche von Abdeckungen und anderen Strukturen. Linearantrieb aus einer Hand Als einer der weltgrößten Hersteller von Wälzlagern hat NSK auch Hochpräzisionslager speziell für die Lagerung von Kugelgewindetrieben entwickelt – z. B. die doppelreihigen Schrägkugellager der Baureihe BSBD, die sich u. a. durch extra große Kugeln auszeichnen und damit hohe Axiallasten aufnehmen können. Dieses Komplettangebot nutzen u. a. führende Hersteller von Werkzeugmaschinen. Auch verschiedene Baureihen von Linearführungen gehören zum Lineartechnik-Programm. Hohe Ansprüche beim Service NSK stellt hohe Ansprüche an die Fertigungsgenauigkeit und Qualität der Linearantriebe. Dabei können sowohl die Entwickler als auch die Produktions-Experten auf fast 60 Jahre Erfahrung in der Lineartechnik und eine exakt 100jährige Tradition in der Antriebstechnik zurückgreifen. Ebenso wichtig wie das umfassende Programm und die Fertigung nach höchsten Qualitätsmaßstäben ist aus Sicht von NSK der leistungsfähige Service. Die Endbearbeitung der Kugelgewindetriebe erfolgt nach den individuellen Wünschen der Kunden und auch die Reparatur gehört zum Dienstleistungsangebot. Dasselbe gilt für das Engineering: Die Ingenieure vor Ort unterstützen die Anwender bei der Auswahl und Auslegung der Kugelgewindetriebe sowie bei der Optimierung vorhandener Anwendungen. Dabei können sie auf die Expertise und die Prüfstände des „European Technology Center“ (ETC) in Ratingen zurückgreifen. www.nskeurope.de 01 Das Prinzip des „Nut Cooling“ optimiert die Kühlung der Kugelgewindetriebe 02 Auch für Hochgeschwindigkeits- Anwendungen stehen Baureihen wie z. B. die BSS-Serie zur Verfügung 03 Aktuelle Neuheit: die „Super Large“-Serie für elektrische Kunststoff-Spritzgießmaschinen 04 Zum Lineartechnik-Programm von NSK gehören auch verschiedene Baureihen von Linearführungen antriebstechnik 6/2016 35

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