Dabei benötigen die Zylindermuttern mit 4-Punkt-Kontakt und Einzelgangumlenkung ohne Abstreifer den geringsten Bauraum. Die Anschlussgewindemutter ist baugleich mit der Zylindermutter, verfügt aber zusätzlich über ein Gewinde und ist dadurch besonders einfach zu montieren. Eine Unterform der Anschlussgewindemutter ist die federvorgespannte Doppelmutter mit Anschlussgewinde mit 2-Punkt-Kontakt und Einzelgangumlenkung. Sie wird typischerweise fast ausschließlich in kleinen Kugelgewindetrieben verbaut und zeichnet sich durch eine besondere Laufruhe aus. In der Doppelmutter werden zwei Muttern, die in einem Gehäuse verdrehsicher gelagert sind, durch ein Federpaket auseinander gedrückt. Durch die Feder sind Vorspannung und damit Reibmoment unabhängig von Toleranzen oder Verschleiß immer gleich. Die Vorspannung kann daher sehr klein sein und die Mutter ist immer zuverlässig spielfrei. Damit bietet sich diese Mutterform für Einsätze an, bei denen sehr hohe Anforderungen an die Leichtgängigkeit der Miniatur-Kugelgewindetriebe gestellt werden, eine besonders feinfühlige Verstellung gefordert ist oder die Spindel sehr schlank ist. Allerdings ist diese Bauform größer und aufwendiger als eine einfache Anschlussgewindemutter. Sie eignet sich nicht für die Übertragung von Kräften, die über der Vorspannkraft liegen, da andernfalls die Feder nachgeben und Spiel auftreten würde.
Die gängigste Muttern-Form ist die Flanschmutter mit 4-Punkt-Kontakt und Abstreifern. Sie entspricht der DIN/ISO und zeichnet sich durch ihre Austauschbarkeit aus. Steinmeyer bietet sie in drei Varianten an: mit Einzelgangumlenkung sowie mit Stirndeckelumlenkung wahlweise ein- oder zweigängig. Dabei eignen sich die Modelle mit Stirndeckelabdeckung aufgrund ihrer höheren Steigung für hohe Geschwindigkeiten. Wie alle Einzelmuttern werden die Flanschmuttern durch Kugelübermaß vorgespannt (4-Punkt-Kontakt). Dadurch ist ihr Wirkungsgrad etwas geringer als der einer Mutter mit Zweipunktkontakt. Zudem reagieren sie etwas stärker auf Fertigungstoleranzen, sodass sehr lange Spindeln normalerweise nicht mit vorgespannten Einzelmuttern ausgestattet werden. Allerdings sind Einzelmuttern sehr wirtschaftlich, punkten durch ihre kompakte Bauform und die Kugeln entlasten nicht bei Kraftspitzen.
Sämtliche Muttern können vorgespannt oder mit Axialspiel montiert werden und lassen sich wahlweise mit den beiden Spindeltypen aus dem Steinmeyer-Programm oder mit kundenspezifischen Spindelformen kombinieren. Zudem sind spezielle Miniatur-Kugelgewindetrieb-Ausführungen, z.B. für Reinraumanwendungen oder für die Vakuumtechnik auf Wunsch ebenfalls realisierbar.
Miniatur-Kugelgewindetriebe für hochgenaue Positionierlösungen
Die winzigen Kugelgewindetriebe aus Albstadt finden auch in den Positionierlösungen des Schwesterunternehmens Steinmeyer Mechatronik (STM), Dresden, Verwendung. So beispielsweise in Einheiten zum Verstellen von Linsen, die teilweise auch im Reinraum eingesetzt werden. Zwei geschliffene Miniatur-Kugelgewindetriebe bilden die Antriebe dieser Verschiebeachsen zur Verstellung zweier Optiken. Bewegt werden sie mit einem Gleichstrommotor mit Rotationsencoder. Im Zuge einer Smart-Factory-Potenzialanalyse für ihren Kunden KSB identifizierte die Managementberatung NEONEX Opti mierungschancen bei der Beschaffung der Lieferantendokumentation sowie der Erstellung von Unterlagen zur Qualitätsprüfung entlang der Supply-Chain. ‣ weiterlesen
Signifikante Ressourceneinsparung bei Pumpenhersteller KSB
NEONEX, Fabasoft Approve & KSB: „Win-win-win-Situation“ durch starke Partnerschaft
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Die beiden Achsen befinden sich auf einem gemeinsamen Führungssystem und positionieren zwei Linsen relativ zueinander oder auch gemeinsam miteinander. Da die im Reinraum genutzte Einheit Streustrahlung aus dem Belichtungsprozess ausgesetzt ist, muss die Schmierung diesen Bedingungen langfristig standhalten und auch die Reinraumanforderungen erfüllen. Ein auf PFPE basierender Schmierstoff und eine spezielle Oberflächenbeschichtung werden diesen Anforderungen gerecht.
Die verwendeten Miniatur-Kugelgewindetriebe bestehen aus 240mm langen geschliffenen Spindeln aus rostfreiem Stahl mit einem Durchmesser von 12mm. Die Flanschmuttern sind ebenfalls aus rostfreiem Stahl gefertigt, mit speziellem Reinraumfett geschmiert und – da Standardabstreifer im Reinraum nicht verwendet werden können – mit Abstreifern aus PTFE versehen.
Prüfstand zur Qualitätsbestimmung von Miniaturgewindetrieben
„Wichtige Beurteilungskriterien für die Qualität eines Kugelgewindetriebs – egal ob es sich um Schwerlast- oder Miniatur-Ausführungen handelt – sind Laufeigenschaften, Positioniergenauigkeit und Lebensdauer sowie Geräuschentwicklung, Vibrationen, Einlaufverhalten und Energieeffizienz“, erklärt Wolfgang Klöblen, Entwicklungsleiter bei August Steinmeyer. Diese Qualitätskriterien hängen ganz wesentlich von folgenden Faktoren ab: geometrische Genauigkeiten (Rund- und Planlauf), Qualität der Laufbahnen (Genauigkeit/Rauigkeit/Welligkeit), Ausführungsqualität der Umlenkungen, Art der Vorspannungsaufbringung, präziser und sauberer Einbau bzw. Montage, Schmierung/Schmiermittel, Beschichtungen oder Materialauswahl (Keramikkugeln).
Vieles lässt sich konkret bestimmen, doch Laufeigenschaften, Zuverlässigkeit und Lebensdauer sind nicht direkt messbar. Steinmeyer entwickelte daher eigens einen Prüfstand für die Qualitätsbestimmung von Miniatur-Kugelgewindetrieben.
Bei der Messung der fertig montierten Baugruppe aus Spindel und Mutter wird die Mutter über eine Aufnahme in einem Schlitten verdrehgesichert und die Spindel über eine Spannzange angetrieben. „Die genaue Position des Schlittens wird gemessen. Durch den Bezug auf Position und Winkellage lässt sich die Steigung bestimmen. Die Messung kann im Vor- und Rückhub erfolgen und beide Kurven überlagert dargestellt werden“, erläutert Wolfgang Klöblen. Hysterese und Umkehrspiel lassen dann auf die Vorspannung, Laufeigenschaften und damit auch auf das Erreichen einer guten Lebensdauer schließen – sie stellen also Qualitätskriterien dar. Ein hochwertiger Miniatur-Kugelgewindetrieb weist bei einer Umdrehung einen maximalen Fehler von ca. 0,5µm – dies entspricht in etwa der Wellenlänge von sichtbarem Licht!
Diese Messung ist jedoch kein Standardverfahren. August Steinmeyer nutzt den Prüfstand bislang ausschließlich im Kundenauftrag vor allem aus der optischen Industrie sowie bei der (Weiter-) Entwicklung neuer Miniatur-Kugelgewindetrieb-Modelle.
www.steinmeyer.com
