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Neuartige Doppelmutter für Kugelrollspindel verlängert die Lebensdauer

Kurzfassung

Die Erfindung bietet eine einfache Möglichkeit um bei Kugelrollspindeln, trotz einer minimalen Vorspannkraft eine hohe Steifigkeit und somit eine hohe Genauigkeit und eine lange Lebensdauer zu sichern.

Hintergrund

Um die geforderte Genauigkeit und Steifigkeit einer Kugelrollspindel zu sichern, wird in der Doppelmutter der Spindel eine hohe Vorspannung eingestellt.

Problemstellung

Trotz hoher Vorspannungen kann es bei großen Axialkräften zu einer Art Überlastzustand kommen, bei dem eine der beiden Mutterhälften vollständig entlastet wird. Die Folgen sind übermäßige Gleitbewegungen, ein Abriss des Schmierfilms und somit eine frühzeitige Zerstörung der Kugelrollspindel. Um eben dies zu vermeiden, werden hohe Vorspannungswerte eingestellt, was zu einem Anstieg der Reibung, einem höheren Verschleiß und letztlich zur frühzeitigen Zerstörung der Kugelrollspindel führt.
Je kleiner man also die Vorspannung – mit einer gleichzeitigen Sicherung der geforderten Steifigkeit – einstellen kann, desto kleiner wird die mechanische Belastung und desto größer die zu erwartende Lebensdauer.

Lösung

Die Erfindung stellt eine einfache Lösung vor, um trotz einer minimalen Vorspannkraft eine hohe Steifigkeit und somit eine hohe Genauigkeit und eine lange Lebensdauer der Kugelrollspindel zu sichern.
Zwischen den beiden Mutterhälften einer symmetrisch aufgebauten Doppelmutter werden zusätzliche Federelemente eingebracht. Diese befinden sich im Kraftnebenschluss zwischen Mutternkörper und Befestigungsflansch und sind im Ruhezustand ohne Funktion.
Bei hohen axialen Belastungen hingegen treten die Federelemente aus dem Kraftnebenschluss aus und erzeugen eine Restvorspannkraft in der entlasteten Mutterhälfte, wodurch sichergestellt wird, dass es nicht zu übermäßigen Gleitbewegungen kommen kann.
Somit ist es möglich, Kugelrollspindeln mit einer deutlich geringeren Vorspannkraft auszulegen, ohne dass dies einen Nachteil für die Steifigkeit des Gesamtsystems bedeutet. Je nach Anwendung und Art der Belastung lässt sich damit die Lebensdauer eines Kugelgewindetriebs um ein Vielfaches steigern.

Schematische Darstellung der Doppelmutter.
Schematische Darstellung der Doppelmutter.

Vorteile

  • Eine erhebliche Steigerung der Lebensdauer, keine Minderung der Genauigkeit und Steifigkeit
  • Einstellung einer deutlich niedrigeren Vorspannung
  • Erhebliche Minderung der mechanischen und thermischen Belastung der Komponenten
  • Einfach und kostengünstig
  • Für eine breite Palette von Kugelrollspindeln anwendbar z. B. bei Werkzeugmaschinen mit hohen Anforderungen, etc.

Anwendungsbereiche

Kugelrollspindeln beispielsweise für Werkzeugmaschinen mit hohen Anforderungen.

Exposé
Kontakt
Dipl.-Ing. Emmerich Somlo
TLB GmbH
Ettlinger Straße 25
76137 Karlsruhe | Germany
Telefon +49 721-79004-0
somlo(at)tlb.de | www.tlb.de
Entwicklungsstand
Prototyp / TRL5
Patentsituation
DE 102009049936 B4 erteilt
Referenznummer
09/073TLB
Service
Die Technologie-Lizenz-Büro GmbH ist mit der Verwertung der Technologie beauftragt und bietet Unternehmen die Möglichkeit der Lizenznahme.