Lineare Antriebssysteme und Gewindetriebe

Gewindespindeln

Gewindespindeln sind Maschinenelemente, die zusammen mit Gewindemuttern dazu dienen, eine Drehbewegung in eine lineare Bewegung umzuwandeln.

Gewindespindeln bestehen im einfachsten Fall aus einer Gewindestange mit einem Trapezgewinde. Durch Rotation der Spindel bewegt sich auf ihr die nicht drehende Mutter linear oder in der rotierenden Mutter bewegt sich die stillstehende Spindel linear.

Im Sonderfall bewegt sich eine angetriebene Mutter linear auf der fest montierten Gewindespindel, wobei sich der Antrieb mit der Mutter bewegt. Trapezgewindetriebe: Die Herstellung von Trapezgewindespindeln erfolgt preisgünstig durch Gewinderollen.

Trotz der hohen Wirtschaftlichkeit entstehen durch das Gewinderollen sehr positive Eigenschaften: hohe Zugfestigkeit, hohe Verschleißfestigkeit, druckpolierte Gewindeflanken mit hoher Profilgenauigkeit, hohe Biegewechselfestigkeit.

Beim Trapezgewinde ergibt sich auf der Mantelfläche des Gewindes eine schmale Rille, die fertigungstechnisch bedingt ist. Sie hat auf die Funktion der Gewindespindel keinen Einfluss. Trapezgewindespindeln werden in Maschinen mit linearen Verfahrwegen eingesetzt. Als klassisches Beispiel dienen die Vorder- und Hinterzangen von Hobelbänken oder Hubtische aller Art. Naturgemäß beschränkt sich die Anwendung auf nicht zu schnelle Verstellvorgänge, die nach dem Verstellvorgang in dieser Stellung über einen längeren Zeitraum statisch verharren.

Dynamische Vorgänge mit ständigen raschen Bewegungsprozessen werden eher mit Kugelgewindetrieben gelöst. Der heutige Werkzeugmaschinenbau ist ohne diese Spindelart nicht denkbar. Bei Bewegungen der Werkzeugschlitten in drei Achsen, mit den geforderten Geschwindigkeiten und der gewünschten Spielfreiheit, sind Kugelgewindetriebe unverzichtbar.

Gewindetriebe

Gewindetriebe bewegen eine Masse, indem sie eine Drehbewegung in eine Linearbewegung umsetzen. Zwischen der Mutter und der Gewindespindel sorgen Wälzkörper, Kugel oder Rollen, für einen leichten Lauf.

In Kugelgewindetrieben wird die Last von der Spindel direkt über Kugeln auf die Mutter übertragen. Die Kugeln werden dabei über entsprechende Rückführsysteme umgeleitet. Wenn Kugelgewindetriebe den Anforderungen nicht mehr gewachsen sind, kommen Rollengewindetriebe ins Spiel.

Rollengewindetriebe übertragen die Last von der Gewindespindel über die balligen Gewindeflanken der Rollen auf die Mutter. So verteilt sich die Last auf eine große Anzahl von großen Kontaktflächen. In der Gewindemutter eines Rollengewindetriebes sind die Gewinderollen achsparallel angeordnet. Rotiert die Gewindespindel, so drehen sich die Gewinderollen ohne axiale Verschiebung planetenartig um die Gewindespindel. Zahnkränze führen dabei die Gewinderollen radial.