Ein Kreuz mit der Achse - NEFF Gewindetriebe GmbH

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SPEZIAL LINEARTECHNIK
ANTRIEBSTECHNIK.2017
Ein Kreuz mit der Achse
Bei Gewindetrieben haben Achsversatz- und Winkelfehler
großen Einfluss auf die Lebensdauer. Lagetoleranzen müssen mit hoher Präzision ausgelegt und gefertigt werden.
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Winkelfehler von +/- 5°
und Achsversätze in X
und Y von 15 % des
Spindelnenndurchmessers können von dem
neuen Adapter-System
aufgenommen werden.
G
enerell ist es immer ein Problem bei der Montage von
mehreren Bauteilen, dass die Addition von Toleranzen
zu Überbestimmungen in den Lagerungen führt. Weil
sich die Abstände zwischen den Lagerstellen ändern, wirkt
sich eine geometrische Überbestimmung, hervorgerufen
durch Lagefehler bei Anwendungen der Lineartechnik, oft
stark negativ aus.
Bei Bewegungsgewinden im Allgemeinen und bei Kugelgewindetrieben aufgrund der hohen Präzision im Besonderen
haben Achsversatz- und Winkelfehler einen großen Einfluss
auf die Lebensdauer des Gewindetriebs. Dementsprechend
sind Lagetoleranzen wie Rechtwinkligkeiten der Anschraubflächen, die Koaxialität von Fest- und Loslagereinheiten
zusätzlich zur Gewindemutternzentrierung mit hoher Präzision auszulegen und zu fertigen.
Bei fast allen Systemen mit Gewindetrieben sind, um Querkräfte aufzunehmen, zusätzlich Linearführungen oder Führungsbuchsen verbaut. Diese Führungen bergen Fallen für
Fluchtungsfehler jeglicher Art. Daraus ergeben sich vor allem
bei Baugruppen größerer Dimensionen nachhaltige Ferti-
gungsprobleme, weil aufgrund der Größe der Bauteile eine
spanende Bearbeitung der Lagerstellen nicht mehr möglich
ist oder aber die einzelnen Bauteile erst vor Ort montiert werden können. Diese Situation findet sich häufig im Stahl- und
Anlagenbau. Können die Toleranzen nicht eingehalten werden, kommt es zu einem hohen Anstieg der Flächenpressung
im Gewinde. Weil der Kraftverlauf nicht mehr gleichmäßig
auf die Gewindemutter wirkt, steigen die Kräfte auf das
Gewinde punktuell stark an, was den Verschleiß in diesen
Zonen beschleunigt und die Lebensdauer des Gewindetriebes
verringert. Die benötigten Antriebsdrehmomente und die
Leistungsaufnahme des Antriebsmotors steigen deutlich an.
Probleme im Automobil-Werk
Im vorliegenden Fall wurde das Problem an einer Anlage im
VW-Werk in Wolfsburg deutlich. Aluminim-Gußblöcke werden zerteilt. Der eingesetzte Kugelgewindetrieb von der
Dimension KGT-4040 mit einem Nenn-Ø von 40 mm und
einer Steigung von ebenfalls 40 mm bei einer Länge von ca.
3,5 m ist weit hinter der prognostizierten Lebenserwartung
BIL D ER : NEF F GE W IND E T RIEBE
Stephan Hankel
Vertriebsleitung und
Prokurist
Andreas Ries
Entwicklung und
Konstruktion bei
Neff Gewindetriebe
LINEARTECHNIK SPEZIAL
zurückgeblieben. Grund dafür waren Koaxialfehler zwischen
Fest- und Loslagerstellen und dem Aufnahmegehäuse der
Kugelgewinde-Flanschmutter. Die bis dato auf dem Markt
befindlichen Ausgleichselemente können in Form von sphärischen Auflagen zwar in jede Richtung schwenken und damit
Winkelfehler ausgleichen, erfüllen aber nicht gleichzeitig
die Aufgabe, einen möglichen Achsversatz von
der Muttern-Adaption zur Spindelachse aufzunehmen. Dabei
haben gerade Achsversätze in
der Lineartechnik fatale Auswirkungen. Denn je näher sich
eine zentrierte Spindelmutter
auf eine Lagerstelle der Gewindespindel zubewegt, desto mehr
steigen bei Parallelitätsfehlern die
Kräfte in der Gewindemutter und in der
jeweiligen Lagerstelle exponentiell an. Die
Herausforderung bestand darin, einen passenden Adapter für Gewindemuttern zu entwickeln, der Winkelfehler und Achsversätze zu einem gewissen Grad ausgleichen
kann. Also ein Bauelement, das alle vier Freiheitsgrade einer
Ebene an der Gewindemutter ausgleicht. Dabei soll der Adapter möglichst kompakt und auf die Tragzahlen der Gewindemuttern abgestimmt und außerdem mit vorhandenen standardisierten Lagerböcken kombinierbar sein.
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Die Herausforderung
bestand darin, einen
passenden Adapter für
Gewindemuttern zu
entwickeln, der Winkelfehler und Achsversätze
bis zu einem gewissen
Grad ausgleicht.
Winkelfehler gelöst
Neff stellt mit dem Kreuzkardan-Adapter KKA eine Lösung
vor: Winkelfehler von ±5° und Achsversätze in X und Y von
15 % des Spindelnenndurchmessers können von dem neuen
Adapter-System aufgenommen werden. Dies bedeutet bei
einer 32er Spindel einen zulässigen Achsversatz von
±2,4 mm. Aufgrund der integrierten Gleitlager bei der Ausführung mit Kugelgewindemuttern ist der kreuzkardanische
Adapter sehr drehsteif. Durch Addition der Toleranzen in den
Lagerstellen des Kreuzkardan-Adapters erhöht sich das
Axialspiel im Standard auf 0,05 mm.
Lieferbar sind die Kreuz-Kardanadapter in den Baugrößen
16 bis 80. Die Anschlussmaße sind auf die Maße der Kugelgewindemuttern der KGF-D und KGF-N Baureihe derselben
Baugrößen abgestimmt. Auch Trapezgewinde-Flanschmuttern der EFM-Reihe sind verwendbar. Bei Neff ist es auch
beim Kreuzkardan-Adapter so, dass die vorgestellte Baureihe den Standard beschreibt. Darüber hinaus können die
kreuzkardanischen Adapter speziell für kundenspezifische
Anwendungen geliefert werden.
Einer der Vorteile des Kreuzkardan-Adapters ist die Erhöhung der Lebensdauer von Gewindetrieben und Spindelhubgetrieben. Der Ausgleichsadapter spart sekundär durch
geringere Antriebsdrehmomente auch Energie, und der Aufwand für Konstruktion und Montage reduzieren sich, wenn
der Anwender auf eigene Konstruktionsansätze zum
Lageausgleich verzichten kann.
(br)
Hannover Messe 2017: Halle 4, Stand E34
www.neff-gewindetriebe.de
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