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antriebstechnik 9/2017

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Analyse von

Analyse von Kugelgewindetrieben Präzise Daten geben Anstoß zu optimierten Herstellungsverfahren Ob Werkzeugmaschinen- oder Sondermaschinenbau, Medizin- oder Messtechnik, Roboter- und Handlingsysteme, Luft- und Raumfahrt – Kugelgewindetriebe werden für vielfältige Anwendungen in unterschiedlichen Branchen eingesetzt. Eine hohe Präzision steht dabei stets im Fokus. Aus diesem Grund werden hohe Anforderungen an die Qualität und damit die Zuverlässigkeit dieser Antriebseinheit gestellt. Lesen Sie mehr. D er Kugelgewindetrieb wandelt eine Drehbewegung in eine Längsbewegung um. Diese Art des Gewindetriebes hat sich aufgrund ihrer günstigen Eigenschaften durchgesetzt: Verglichen mit alternativen Schraubgetrieben zeichnen sich Kugelgewindetriebe durch weniger Reibung, höhere Positioniergenauigkeit und einen höheren Wirkungsgrad sowie eine höhere Steifigkeit und einen geringeren Verschleiß aus. Sie bestehen aus einem Spindel-Muttern-System mit Kugelrückführungselementen und den Kugeln als Wälzelementen. Die Kräfteübertragung erfolgt über die Kugeln, die zwischen der Laufbahn der Mutter und dem Gewinde der Welle einen Kreislauf bilden. Dipl.-Ing. (FH) Wolfgang Klöblen ist Entwicklungsleiter bei der August Steinmeyer GmbH & Co. KG in Albstadt Die Experten von August Steinmeyer wissen aus langjähriger Erfahrung, worauf es bei Kugelgewindetrieben ankommt. Das Unternehmen aus Baden-Württemberg hat sich auf die Entwicklung und Produktion von Kugelgewindetrieben spezialisiert, die seit den 1960er Jahren hier produziert werden. Wichtige Beurteilungskriterien für die Qualität sind Laufruhe, Geräuschentwicklung, Vibrationen, Einlaufverhalten und Energieeffizienz. Wie lassen sich die verschiedenen Kriterien beurteilen, die die Qualität eines Kugelgewindetriebs beeinflussen, darunter Laufeigenschaften sowie das Geräuschund Schwingungsverhalten? Bestimmte Qualitätskriterien sind Bestandteil der DIN 69051 bzw. der inhaltsgleichen ISO 3408, die die Lebensdauer von Kugelgewindetrieben in Bezug auf den Schädigungsmechanismus Werkstoffermüdung beurteilen. Dazu werden Steigungsgenauigkeit des Spindelgewindes, Rund- und Planläufe, Leerlauf-Drehmoment sowie die Muttern- Steifigkeit analysiert. Einflüsse wie Umlenkungen oder Laufbahnqualitäten auf das Laufverhalten bzw. die Positioniergenauigkeit sowie auf die Lebensdauer von Kugelgewindetrieben werden hier jedoch nicht erfasst. Fast-Fourier-Transformation- Analyse gibt Aufschluss Ein Ansatz zur detaillierten Beurteilung der Qualität ist die Analyse im Prüfstand für Reibmoment- und Fast-Fourier-Transformation-Messungen (FFT), die bei August Steinmeyer durchgeführt wird. Auf diesem Weg lassen sich durch eine hochgenaue Messung des Leerlauf-Drehmoments und dessen Umwandlung in ein frequenzab- 32 antriebstechnik 9/2017

GETRIEBE UND GETRIEBEMOTOREN 01 In der Konstruktion von Kugelgewindetrieben müssen u. a. Laufruhe, Geräuschentwicklung, Vibrationen, Einlaufverhalten und Energieeffizienz berücksichtigt werden hängiges Signal festgestellte Auffälligkeiten beurteilen. Der Ablauf ist wie folgt: Das durch die Vorspannung erzeugte Leerlauf- Drehmoment erzeugt eine Kraft, die von einem Sensor an der Mutter während der Drehung der Spindelwelle mit einer konstanten Drehzahl kontinuierlich aufgezeichnet wird. Die aufgezeichneten Werte können durch die konstante Drehzahl in ein Wegsignal umgerechnet werden. Die gemessenen Zeitsignale werden hierbei in einzelne Frequenzen aufgeschlüsselt und analysiert. Mögliche Fehler der Kugelgewindetriebe, die sich nach Auswertung der Messungen in den verschiedenen Frequenzbereichen feststellen lassen, können z. B. Rundlauffehler der Spindel, Gewinde- Unrundheiten, Schwingungen durch Laufbahnfehler im Spindelgewinde oder durch Kugel-Formfehler sowie Oberflächenwelligkeiten oder -rauigkeiten der Spindellaufbahn und der Kugeln sein. Die im Hause August Steinmeyer auf diese Weise durchgeführten Untersuchun- gen belegen, dass Standard-Kugelgewinde durchaus mikroskopische Unregelmäßigkeiten auf der Laufbahnoberfläche des Spindelgewindes aufweisen können. Diese führen zu Vibrationen, unruhigen Laufeigenschaften sowie Geräuschbildung und gehen mit einem erhöhten Verschleiß und damit einer kürzeren Lebensdauer der Kugelgewindetriebe einher. Die Spezialisten aus der Forschung und Entwicklung des Kugelgewindetriebe-Herstellers befassten sich intensiv damit, hier Abhilfe zu schaf- QUALITY BEDEUTET FÜR UNS: PRÄZISION UND KONNEKTIVITÄT ZU VEREINEN. Wir präsentieren ROTALIGN ® touch, das einzige cloud-basierte Laserausrichtsystem mit Touchscreen-Technologie und umfassender integrierter Konnektivität. ROTALIGN ® touch integriert das Wellenausrichten in die Gesamtbetrachtung der Anlage – für ein mobileres vernetztes Anlagenmanagement. INNOVATION MADE IN GERMANY. Jetzt mehr erfahren: www.pruftechnik.com P R O V E N QUA L I T Y Made in Germany Global Presence Qualified Support Quality Service PRÜFTECHNIK Dieter Busch AG Oskar-Messter-Str. 19-21 85737 Ismaning Tel.: +49 89 99616-0 info@pruftechnik.com pruftechnik.com

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