Miniatur-Kugelgewindetriebe für den High-end-Bereich

Die Qualität von Miniatur-Kugelgewindetrieben wird unter anderem durch ihre Laufeigenschaften, Positioniergenauigkeit und Lebensdauer beschrieben. Um diese nicht direkt messbaren Kenngrößen dennoch zu bestimmen, entwickelte August Steinmeyer GmbH & Co. KG einen Prüfstand.

Er kommt vor allem bei High-end-Miniatur-Kugelgewindetrieben für die optische Industrie sowie bei der (Weiter-)Entwicklung neuer Miniatur-Kugelgewindetrieb-Modelle zum Einsatz.

Mit der Art der Anwendung variieren auch die Qualitätsanforderungen an Miniatur-Kugelgewinde. Stehen in der Handhabungstechnik hohe Geschwindigkeiten und Beschleunigungen im Vordergrund, so ist es in der Messtechnik die Positioniergenauigkeit. In der Medizintechnik hängen dagegen von der einwandfreien, dauerhaften Funktion der Miniatur-Kugelgewindetriebe im Zweifelsfall Leben ab.

Die meisten Qualitätsmerkmale eines (Miniatur-)Kugelgewindetriebs lassen sich auf messbare Größen zurückführen. Dazu zählen Rund- und Planlaufgenauigkeit, Oberflächenqualität und Qualität der Umlenkungsausführung. Auch die Art der Vorspannungsaufbringung, eine präzise und saubere Montage sowie die Auswahl von Material, Schmierung, Schmiermittel, Kugeln, Beschichtungen etc. wirken sich direkt auf die Güte eines Miniatur-Kugelgewindetriebs aus.

Zur Bestimmung der wichtigen, jedoch nicht direkt messbaren Kriterien wie Laufeigenschaften, Zuverlässigkeit und Lebensdauer prüft Steinmeyer die fertig montierte Baugruppe aus Spindel und Mutter. Dazu wird die Mutter über eine Aufnahme in einem Schlitten verdrehsicher arretiert und die Spindel über eine Spannzange angetrieben. „Anschließend erfassen wir präzise die Position des Schlittens und bestimmen durch den Bezug auf Position und Winkellage die Steigung“, erläutert Wolfgang Klöblen, Entwicklungsleiter bei August Steinmeyer.

Die Messung erfolgt im Vor- und Rückhub und beide Kurven werden überlagert dargestellt. Dabei lassen Hysterese und Umkehrspiel dann auf die Vorspannung, Laufeigenschaften und damit auch auf das Erreichen einer guten Lebensdauer schließen. Ein hochwertiger Miniatur-Kugelgewindetrieb weist bei einer Umdrehung einen maximalen Fehler von lediglich ca. 0,5 µm – dies entspricht in etwa der Wellenlänge von sichtbarem Licht.

Bild:  Auf einem eigens entwickelten Prüfstand misst August Steinmeyer Laufeigenschaften und Lebensdauer von Miniatur-Kugelgewindetrieben.

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