Um die Temperaturentwicklung im Betrieb zu reduzieren, hat die Kammerer Gewindetechnik GmbH ihre Kugelgewindetriebe mit angetriebener Mutter weiterentwickelt. Die Werkstoffauswahl der verbauten Bauteile wurde mit Hinblick auf die thermischen Eigenschaften optimiert. Dabei wurde die thermosymmetrische Konstruktion der Bauteile sowie die thermische Entkopplung berücksichtigt:
- Die Kühlung der Achsen und Maschine ist variabel regelbar.
- Die federverspannte Reckung der Kugelgewindetriebe und die Kühlbohrung in Spindel und Mutter minimiert die Verlagerung der Achsen.
- Die lineare Verschiebung der Achsen wird durch ein direktes Wegmesssystem kompensiert.
Warum die Temperaturregelung so bedeutend ist
„Die partielle Erwärmung bestimmter Spindelbereiche, die aus reversierenden Bewegungen in bestimmten Teilbereichen resultiert, kann nur durch eine Temperaturregelung erreicht werden“, erklärt Reinhard Besenbeck, Technischer Leiter und Produktmanager Kugelgewindetriebe bei Kammerer in Hornberg im Schwarzwald. „Bei einer Temperaturdifferenz von zum Beispiel 5 Grad Celsius und einer angenommenen Umlenklänge von 100 mm ergibt sich eine Verspannung zwischen Mutter und Spindel von 5,5 µm. Dabei steigt die Vorspannung und somit die Temperatur in ungewünschte Bereiche. Das alles führt zu Lebensdauerverlusten, Schwingungen und Vorspannungsauflösung im Kugelkontaktbereich. Um die Energiekosten vorteilhaft zu beeinflussen, sollte eine mittlere Temperatur bestimmt und eingestellt werden, bei der nur das Minimum an Energie benötigt wird – dies muss nicht zwingend 21 Grad Celsius sein. Der spiralförmige Kühlkanal am Muttergehäuse-Umfang leitet die entstehende Wärme aus dem Bereich der Lagerung und des Kugelkontakts ab. Denn die Hauptwärmequellen sind Belastung, Drehzahl und Vorspannung. Gleiches gilt für die vier verbauten Axial- und Radiallager, die auf das kompakte Muttergehäuse wirken. Die neue Konstruktion verbessert Genauigkeit und Lebensdauer des Kugelgewindetriebes nachhaltig!“
Nachweislich verringerte Geräuschbildung
Neben geringer Hitzebildung zeichnen sich die Kugelgewindetriebe durch geringe Geräuschentwicklung aus: das von Kammerer entwickelte Hartschälverfahren bei der Fertigung bewirkt eine nachweislich verringerte Geräuschbildung im Einsatz. Das Antriebskonzept der angetriebenen gekühlten Mutter ermöglicht hohe Lineargeschwindigkeiten bei langem Nutzhub der Kugelgewindetriebe. In Verbindung mit einer großen Steigung lassen sich Geschwindigkeiten von über 120 m/min erreichen, unter idealen Voraussetzungen sind Drehzahlen bis 4.000 U/min möglich. Deshalb können bei langen Verfahrwegen die Taktzeiten positiv beeinflusst werden. Das vorgespannte Spindelsystem bewirkt eine höhere Gesamtsteifigkeit des Antriebstrangs.
Die biegekritische Drehzahl ist nicht begrenzt. Beschleunigungen der Spindeln von bis zu 30 m/sec² sind möglich. Dabei kann der Einsatz von Hybridlagern und Keramikkugeln bestehende Drehzahlgrenzwerte noch erhöhen. Die höhere Dynamik der Kugelgewindetriebe bewirkt eine Steigerung der Produktivität der Werkzeugmaschine.
Mehrere Einsatzgebiete
Kugelgewindetriebe mit gekühlter Mutter werden in Baugrößen von 16 mm bis 160 mm Durchmesser mit unterschiedlichen Steigungen angeboten. Neben Werkzeugmaschinen wie zum Beispiel Portalfräsmaschinen oder Räummaschinen umfassen die Einsatzgebiete Kunststoffspritzgießmaschinen, Hebe- und Montageeinrichtungen für Flugzeuge und Schienenfahrzeuge, und andere Lift- und Hubeinrichtungen. Kammerer-Kugelgewindetriebe werden in Hornberg im Schwarzwald hergestellt und weltweit vertrieben.
Die neuen Kugelgewindetriebe stellt Kammerer auf der EMO 2019 in Hannover vor.
