Was ist eine Kugelkeilverzahnung?
Kugelkeilverzahnungen sind Linearlager, ein Maschinenelement, das vor allem dort eingesetzt wird, wo eine gleichmäßige lineare Bewegung gewünscht ist.
Eine Kugelkeilverzahnung besteht aus einer Reihe von Rillen, die in Längsrichtung der Welle eingegraben sind und die als Achse der linearen Bewegung dienen. Durch Einklemmen der Welle von oben durch ein äußeres zylindrisches Bauteil, die Keilwellenmutter, kann eine gleichmäßige axiale und rotatorische Bewegung in einer einzigen Achse erreicht werden.
Es gibt mehrere ähnliche Maschinenelemente wie die Kugelkeilverzahnungen, aber von diesen ist die Kugelkeilverzahnung das am besten geeignete Maschinenelement, wenn auch eine gleichmäßige lineare Bewegung und eine Drehbewegung um die Achse übertragen werden soll, während sie eine relativ große Last aufnimmt.
Anwendungen für Kugelkeilverzahnungen
Kugelkeilverzahnungen werden in einer Vielzahl von Industriemaschinen eingesetzt, bei denen gleichzeitig Dreh- und Vertikalbewegungen erforderlich sind. Kugelkeilverzahnungen werden zum Beispiel auch bei Roboterarmbewegungen und in Rotationsschleifmaschinen eingesetzt, wo Rotation und Anpressen an das Werkstück gleichzeitig ausgeführt werden müssen.
Sie werden auch dort eingesetzt, wo gleichmäßige, langhubige einachsige Bewegungen erforderlich sind, wie z. B. in Transportgeräten.
Funktionsweise der Kugelkeilverzahnungen
Bei einer Kugelkeilverzahnung wird das Drehmoment durch die Abrollbewegung der Kugeln und ihre Anpassung an die Verzahnung übertragen. Die Abrollbewegung wird durch eine Reihe von Führungsrillen auf der Außenseite der Welle, die als Führung dient, und durch eine Reihe von Stahlkugeln, die auf der Innenseite eines äußeren zylindrischen Teils, der so genannten Keilwellenmutter, auf elliptischen Bahnen mit beliebiger Krümmung abrollen, erreicht.
Die Stahlkugeln sind geschmiert und rollen mit sehr geringer Reibung zwischen der Keilwellenmutter und der Keilwelle. Andererseits werden die Stahlkugeln bei der Drehung der Welle in die Keilnut eingepasst, so dass sich die Welle und die Keilwellenmutter nicht in der Drehrichtung verschieben. Diese beiden Mechanismen ermöglichen eine lineare Bewegung entlang der Keilwelle und eine Drehbewegung mit einer einzigen Welle.
Auswahl einer Kugelkeilverzahnung
Der innere Aufbau aller Kugelkeilverzahnungen ist nahezu identisch. Die Lasten und Drehmomente, die aufgenommen werden können, hängen jedoch von der Größe der Keilwellen und anderen Faktoren ab. Daher ist es wichtig, die geeignete Größe der Keilwellen entsprechend der Konstruktion des zu verwendenden Geräts zu wählen.
Es ist auch wichtig, Optionen in Betracht zu ziehen, die für die Betriebsumgebung geeignet sind, wie z. B. die Verwendung von Materialien aus rostfreiem Stahl, wenn die Ausrüstung in Räumen mit korrosiven Gasen oder Feuchtigkeit eingesetzt werden soll, oder der Wechsel des Kugelschmiermittels zu einem Spezialschmiermittel in Situationen, in denen hohe Sauberkeit erforderlich ist.
Weitere Informationen zu Kugelkeilverzahnungen
1. Rotierende Kugelkeilverzahnungen
Eine rotierende Keilwelle ist ein Maschinenelement mit einem Mechanismus, der lineare und rotierende Bewegungen in einer einzigen Baugruppe ermöglicht. Sie zeichnet sich durch die Hinzufügung eines Mechanismus aus, der als Kreuzrolle bezeichnet wird und für eine gleichmäßige Drehbewegung sorgt, die unabhängig von den normalen Kugelkeilverzahnungen ist.
Durch die Einheit von Keilnut und Drehteil lässt sich die Anzahl der Teile im Vergleich zu herkömmlichen Mechanismen erheblich reduzieren und die Fehlerhäufigkeit bei der Installation verringern. Darüber hinaus ist die Kreuzrolle direkt auf der Außenhülse der Kugelkeilverzahnungen positioniert, was sie leicht und kompakt macht. Sie ist leichter und einfacher zu montieren als herkömmliche Mechanismen.
Rotierende Kugelführungen werden in Montagemaschinen, Ladern und Laserfräsen eingesetzt, auch bei horizontal gelenkigen Industrierobotern, den so genannten SCARA-Robotern.
2. Unterschied zwischen Kugelkeilverzahnungen und Linearbuchsen
Linearbuchsen sind rollengeführte lineare Bewegungsmechanismen und werden in Kombination mit Linearwellen verwendet, die die Rollbewegung von Stahlkugeln nutzen, um eine stufenlose lineare Bewegung zu ermöglichen. Der äußerliche Hauptunterschied besteht darin, dass eine Kugelbuchse eine Keilnut auf der Welle hat, während eine Linearbuchse keine Nut auf der Welle hat.
Bei einer Kugelbuchse sind die Kugeln in einer geraden Linie in Bezug auf die Buchse angeordnet und gleiten in Punktkontakt mit der Welle. Im Gegensatz dazu rollen die Kugeln bei Kugellager Verzahnungen über die Rillen auf der Welle, so dass die Kontaktfläche zwischen den Kugeln und der Welle groß ist und sie sich nicht in der Drehrichtung verschieben, so dass gleichzeitig ein Drehmoment übertragen werden kann.