antriebstechnik 1/2025

FORSCHUNG UND

FORSCHUNG UND ENTWICKLUNG04 Manuelles Aufbringen der initialen Vorspannung beiverschiedenen verbleibenden Vorspannkraftniveaus05 Durch Piezos detektierte Vorspannungserhöhung imDoppelmutter-Systemmente besitzen Führungsflächen, in Form von passfeder-ähnlichenEinfräsungen, sowie eine feinbearbeitete schiefe Ebene alsKontaktbereich zum Verbindungselement der Kontermutter.Die dargestellte Axialfeder wird konzentrisch zur Spindel sowieden Zylinderflächen der Mutternhälften zwischen Reibscheibeund Verbindungselement eingebracht. Diese konstruktive Gegebenheitlässt einen axialen Freiheitsgrad zwischen Reibscheibesowie Verbindungselement zu. Werden Flansch- und Kontermutterrelativ zueinander bewegt bzw. geschraubt, bis die Flächen allerKomponenten aneinander anliegen, ergibt sich die konstruktivintegrierte Verdrehsicherung zwischen Reibscheibe und Verbindungselementdurch eine Art Passfeder-Passnut Verbindung unddie Axialfeder wird gleichzeitig vorgespannt. Diese lässt sich beliebigoft lösen und erfordert keine Zusatzelemente, lässt jedocheine Axialbewegung zu, wodurch die Nachstellung ermöglichtwird.INITIALE VORSPANNUNG DES PROTOTYPSIM ISW-VERSUCHSSTANDDer Funktionsprototyp ist auf einer drei Meter langen Spindel imVersuchsstand montiert, wobei ein verbauter Lineardirektantriebdefinierte Axial- und Störkräfte aufbringen kann.Die initiale Vorspannkraft wird durch relatives Verdrehen derKontermutter gegenüber der fixierten Flanschmutter eingestellt,wobei dadurch ein gewisser Steigungsversatz auf Laufrillenebenestattfindet. Dieser Steigungsversatz führt zu einer Krafterhöhungzwischen den Mutternhälften. Dargestellt sind die Verläufeder aufsummierten Vorspannungswerte der Piezosensoren fürverbleibende Kraftniveaus von 2350 N (gelb), 2600 N (blau) sowie3000 N (rot). Durch relatives Verdrehen der Kontermutterentsteht Reibschluss zwischen Reibscheibe und Verbindungselement,welcher sich durch Sprünge im Kraftwert (siehe bspw.blaue und gelbe Kurve < 25 s) äußert. Durch fortlaufendes Verdrehenkann diese Reibung jedoch überwunden und die Vorspannkraftbeliebig eingestellt werden. Durch Fixieren der Reibscheibemit dem Verbindungselement fällt die Kraft zunächstleicht ab. Bis zu diesem Zeitpunkt befinden sich die Keilelementam Keilanschlag und die Radialfeder ist vorgespannt. Durch lösender Schraubverbindung am Vorspannbolzen werden die Keilelementevom Anschlag gelöst und verbleiben radial beweglich.Das Lösen des Vorspannbolzens und der damit verbundenen Aktivierungder Radialfeder, äußert sich durch einen sprunghaften Anstiegim Kraftverlauf, wobei dieser für beide Keilelemente gleichermaßenzu erkennen ist (siehe bspw. gelbe Kurve von 75-100 s).Dieses Verhalten wurde für alle initial aufgebrachten Kraftniveausgleichermaßen beobachtet. Je nach Höhe der ausgewählten Vorspannungäußert sich dieser Kraftanstieg unterschiedlich stark.Abschließend verbleibt das Vorspannkraftniveau konstant aufdem zuvor eingestellten Wert.VORSPANNUNGSNACHSTELLUNG IN DER PRAXISFür diesen Versuch wird zunächst eine initiale Vorspannkraft vonca. 2500 N manuell aufgebracht. Anschließend wird mittels Lineardirektantriebeine definierte Kraft (ca. 7800 N) auf die Flanschmutterappliziert, wodurch diese entsprechend axial ausgelenkt wird.Die Axialkraft ist anhand der typischen Auslegungsregel(F Axial= 2,83 ∙ F V) für Kugelgewindetriebe gewählt und wird statischaufgebracht. Ab ca. 5 s beginnt der Nachstellvorgang, wobei einkurzer Sprung in der gemessenen Vorspannkraft detektiert wird.Während der Nachstellvorgang kontinuierlich durchläuft, stelltsich nach Rückgang der Axialkraft Selbsthemmung im Nachstellmechanismusein (ab 35 s im Verlauf der Kraftsumme). Bei Erreichendes Nullniveaus der Axialkraft, findet keine Auslenkung desKeilelementes mehr statt und die Vorspannkraft verbleibt erhöht –in diesem Fall um einen Betrag von über 500 N. Ebenfalls wird derKraftverlauf in den vier einzelnen Piezosensoren deutlich. Dabeiist zu erkennen, dass jeder Sensor eine Krafterhöhung währenddes Einrückens der Keilelemente erfährt.Das beschriebene Forschungsprojekt zur Vorspannungsnachstellungan Kugelgewindetrieben mittels passiver Mechanik(VoKuMe) wurde durch die Deutsche Forschungsgemeinschaft(DFG) mit der Projektnummer 426472450 gefördert – herzlichenDank!Bilder: ISW, Universität Stuttgartwww.isw.uni-stuttgart.deDIE AUTORENOliver Jud, M.Sc., WissenschaftlicherMitarbeiter, Universität Stuttgart,Institut für Steuerungstechnik derWerkzeugmaschinen und Fertigungseinrichtungen(ISW)Dr.-Ing. Armin Lechler, StellvertretenderInstitutsleiter, UniversitätStuttgart, Institut für Steuerungstechnikder Werkzeugmaschinenund Fertigungseinrichtungen (ISW)Prof. Dr.-Ing. Alexander Verl,Institutsleiter, Universität Stuttgart,Institut für Steuerungstechnik derWerkzeugmaschinen und Fertigungseinrichtungen(ISW)42 antriebstechnik 2025/01 www.antriebstechnik.de

WISSEN SCHAFFT IDEEN8 Print-Ausgaben im Jahr+ Sonderausgabe antriebstechnikMarktübersicht (1x jährlich)+ Sonderausgabe MOBILITY (2x jährlich)+Abo-Begrüßungsgeschenk:Die KonturenlehreDas Kopieren eines Profils war noch nie so einfach!Mit dieser Konturenlehre können Sie die Form von unregelmäßigenObjekten messen, um eine Sofortvorlage zu erstellen, mit der präziseSchnitte markiert werden können. Messbreite 25 cm, Messtiefe 6 cm.(Die Farbe der Konturenlehre ist variabel)Sichern Sie sich den lückenlosen Bezug wertvoller Informationen! Internet: shop.vereinigte-fachverlage.de @ E-Mail: vertrieb@vfmz.de Telefon: 06131/992-148 Ja, ich möchte die Zeitschrift „antriebstechnik“ abonnierenDas Jahresabonnement umfasst 8 Ausgaben + 3 Sonderausgaben und kostet € 160,- (Ausland € 175,- netto) inkl. Versandkosten.Als Begrüßungsgeschenk erhalte ich die Konturenlehre. Nach Ablauf des ersten Bezugsjahres kann das Abonnement jederzeit,mit einer Frist von einem Monat, schriftlich gekündigt werden.Unser Dienstleister, die VU.SOLUTIONS GmbH & Co.KG, erhebt Ihre Daten im Auftrag der Vereinigte Fachverlage (VFV) zum Zweck der Vertragsdurchführung, zur Erfüllung der vertraglichenund vorvertraglichen Pflichten. Die Datenerhebung und Datenverarbeitung ist für die Durchführung des Vertrags erforderlich und beruht auf Artikel 6 Abs. 1 b) DSGVO. Zudem verwendenwir Ihre Angaben zur Werbung für eigene und VFV verwandte Produkte. Falls Sie keine Werbung mehr auf dieser Grundlage erhalten wollen, können Sie jederzeit widersprechen. WeitereInfos zum Datenschutz: ds-vfv.vfmz.deName/VornamePositionFirmaAbteilungStraße oder PostfachPLZ/OrtTelefon/E-MailDatum, UnterschriftVereinigte Fachverlage GmbH . Vertrieb . Postfach 10 04 65 . 55135 Mainz . Telefon: 06131/992-200E-Mail: vertrieb@vfmz.de . Internet: www.vereinigte-fachverlage.de„antriebstechnik“ ist eine Zeitschrift der Vereinigten Fachverlage GmbH, Lise-Meitner-Straße 2, 55129 Mainz, HRB 2270, Amtsgericht Mainz,Geschäftsführer: Dr. Olaf Theisen, Matthias Niewiem, Umsatzsteuer-ID: DE 149063659, Gerichtsstand: Mainz