Projekt

Im industriellen Einsatz bei Hochlastanwendungen mit hohen Antriebskräften werden standardmäßig hydraulische Antriebe eingesetzt. Hydraulische Antriebe weisen allerdings einen schlechten Wirkungsgrad auf, sodass technische Lösungen für den Einsatz effizienter elektromechanischer Aktuatoren großes Potenzial hätten. Aufbauend auf Simulationsergebnissen wurden im Projekt die erforderlichen konstruktiven Maßnahmen zur praktischen Umsetzung von Kugelgewindetrieben untersucht. Vorgehen:

Im Projekt wurden elektrische Antriebe mit hocheffizienten Kugelgewindespindeln entwickelt, um eine wesentliche Steigerung der Gesamteffizienz zu erreichen. Hauptaugenmerk lag dabei auf der Optimierung des konstruktiven Aufbaus. Der Lösungsweg umfasste drei wesentliche Schritte:

1. Optimierung der Vorspannungseinleitung

2. Optimierung der Kugelumlenkung

3. Verbesserung der Tragfähigkeit.

Es wurden spezielle Profilgeometrien auf Basis des Lasersinterns erzeugt, da durch die Profilform die Schmiegung und der Kontaktwinkel beeinflusst werden. Mithilfe der Verringerung des Spaltes zwischen Mutter und Spindelwelle wurde die Steigerung der Tragfähigkeit untersucht. Zudem wurden sogenannte Kugeldämpfer aus Kunststoff zwischen den Kugeln montiert, welche die Reibung zwischen den Kugeln verringern und die langfristige Funktion sicherstellen.

Ergebnisse:

Es wurden hocheffiziente Kugelgewindetriebe für Hochlastanwendungen mit Wirkungsgraden im Bereich von 97 % umgesetzt. Dabei wurde festgestellt, dass auch die umgebenden Baugruppen einen erheblichen Einfluss auf den Hochlast-Kugelgewindetrieb haben und insbesondere auch die Lebensdauer beeinflussen, sodass es hier nicht ausreicht, nur den Kugelgewindetrieb als eigenständige Baugruppe auszulegen. In einem Folgeprojekt soll das Verschleißverhalten der die Kugelgewindetriebe umgebenden Baugruppen verbessert werden. Letztendlich sollen hocheffiziente Kugelgewindetriebe als Standardbaugruppe am Markt angeboten werden können.