Warum Kugelgewindetriebe aufholen

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Hohe Kräfte und robuste Technik: Hydrauliksysteme gelten als erste Wahl, wenn es um anspruchsvolle Bewegungsaufgaben geht. Doch steigende Anforderungen an Energieeffizienz, Präzision und Nachhaltigkeit verändern den Markt. Elektromechanische Zylinder mit Kugelgewindetrieben gewinnen an Bedeutung – sie vereinen hohe Performance mit kompakter Bauweise und geringerem Wartungsaufwand.

In vielen Branchen gelten Hydrauliksysteme als leistungsfähige Lösung, vor allem wenn hohe Kräfte im Spiel sind. Doch es gibt Konkurrenz – in Form von elektromechanischen Zylindern mit Kugelgewindetrieben. Die elektromechanischen Antriebselemente kombinieren Performance, Energieeffizienz und eine platzsparende Bauweise. Sie erobern immer mehr Anwendungsfelder – ob Heben, Senken, Drücken, Klemmen oder Positionieren.

„Bei hohen Lasten und großen Kräften waren Hydrauliklösungen lange Zeit die Platzhirsche. Doch der Markt verändert sich. Inzwischen halten in immer mehr Applikationen Kugelgewindetriebe Einzug: Kugelgewindetriebe sind energieeffizienter, kompakter und wartungsärmer und können Hydraulik in vielen Anwendungen ersetzen“, so Andreas Kaiser, Senior Sales Manager DACH/NL bei Rollon, und ergänzt: „Zwar ist die Investition anfangs höher, doch durch die reduzierten Kosten im laufenden Betrieb amortisiert sich diese schnell.“

Nachteile von Hydrauliksystemen

Hydrauliksysteme gewährleisten eine hohe Kraftübertragung, haben aber auch Nachteile. Dazu gehören unter anderem eine schlechte Energieeffizienz (der Nutzungsgrad liegt bei 44 Prozent), Empfindlichkeit gegenüber hohen Temperaturen und Energieverluste durch Wärme. Die Wartung ist aufgrund der vielen Komponenten komplex und oft nicht planbar. Zudem besteht Leckagegefahr und damit ein erhöhtes Risiko für Energieverluste und Umweltverschmutzung. Auch sind die Anforderungen an die Reinheit des Hydrauliköls hoch und die Viskosität des Öls verändert sich aufgrund von Alter und Umgebungstemperatur.

Mehr Effizienz bei geringerer Komplexität

Mit einem Umstieg auf Kugelgewindetriebe können Anwender diese Probleme ad acta legen. Kugelgewindetriebe punkten mit einer hohen Energieeffizienz (80 Prozent der Eingangsleistung), einer präzisen Steuerung von Geschwindigkeit und Positionierung, höheren Geschwindigkeiten, einem reduzierten Wartungsaufwand, einer geringeren Lärmentwicklung und einer platzsparenden Bauweise. Auch kann die Lebensdauer berechnet werden, eine Gefahr für Leckage ist nicht vorhanden. Die Systemkomplexität ist geringer und die Integration in elektronische Steuerungen einfacher. Aufgrund ihrer Skalierbarkeit und Flexibilität ist zudem eine Anpassung an applikationsspezifische Anforderungen möglich.

Breites Produkt-Know-how

Rollon kennt die Anforderungen der Kunden und realisiert Lösungen für eine Vielzahl an Anwendungen in der industriellen Automatisierung. Die Gruppe hat zudem mit Shuton-Ipiranga einen Spezialisten für Kugelgewindetriebe an Bord. Die Hochleistungs-Kugelgewindetriebe werden in vielen Bereichen eingesetzt, wie Werkzeugmaschinen, Spritzgießtechnik, Pressen, Automatisierung, Hebezeugen, Halbleitern und Elevationsgeräten. „Wie auch immer die Antriebsaufgabe aussieht: Wir haben den passenden Kugelgewindetrieb, sei es ein Standardprodukt oder eine kundenindividuelle Entwicklung“, macht Andreas Kaiser deutlich und ergänzt: „Wir nutzen in der Fertigung sowohl das wirtschaftliche Rollverfahren für einfachere Transport-Applikationen, als auch das präzise und belastbare Wirbelverfahren. So werden wir allen Anforderungen gerecht.“

Kundenspezifische Lösungen

Anwendungen mit mittleren bis hohen Lasten gehören zu den Kernkompetenzen von Shuton-Ipiranga. Die gewirbelten Schwerlast-Kugelgewindetriebe bieten eine hohe Tragfähigkeit bei kompakter Bauweise und sind mit Durchmessern von 40 bis 160 mm sowie Spindellängen bis 15 m (auf Anfrage auch länger) verfügbar. Eine Stärke liegt in kundenspezifischen Lösungen. „Wir können nahezu alle Parameter individuell anpassen – sei es Spindeldurchmesser, Steigung, Drehrichtung, Hublänge, Tragfähigkeit, Bauform oder Schmierung. Auch Spielfreiheit ist möglich. Das Ergebnis sind Lösungen, die auf die jeweilige Applikation zugeschnitten sind“, betont Andreas Kaiser. „Die Flexibilität in den Profilen führt dazu, dass unsere Kugelgewindetriebe trotz ihrer geringen Abmessungen auch mit hohen Lasten zurechtkommen. So können wir beispielsweise durch ein größeres Profil bei gleicher Baugröße höhere Traglasten erreichen. Das ist besonders bei limitiertem Bauraum von Vorteil.“ Unterschiedliche Beschichtungen sorgen für den optimalen Schutz, beispielsweise bei rauen Umgebungsbedingungen oder in hygiene-sensiblen Bereichen wie der Lebensmittelindustrie. Kugelgewindetriebe können Hydraulikzylinder in vielen Anwendungen und Prozessen ersetzen, bei denen Präzision, Energieeffizienz und eine saubere Arbeitsumgebung entscheidend sind. Dank der exakten Steuerung von Geschwindigkeit und Position sowie der hohen Geschwindigkeit in Kombination mit sanften Bewegungen gewährleisten sie schnelle, präzise und wiederholbare Bewegungen. Da Kugelgewindegetriebe elektrisch angetrieben werden, sind sie leichter in digitale Steuerungssysteme integrierbar als Hydraulikzylinder, die zusätzliche Ventile und Regler benötigen würden.

Im Einsatz, wenn Sicherheit zählt

Anwendungsfelder sind beispielsweise Kunststoffspritzgießmaschinen (Öffnen/Schließen der Werkzeughälften, Klemmen, Spannen), Umformtechnik (Pressen, Walzen, Biegen), Prüfstände und Messsysteme – unter anderem für die Automobilindustrie – CNC- und Werkzeugmaschinen sowie die Förder- und Hebetechnik. Bei hohen Anforderungen an die Sicherheit kann eine Sicherheitsmutter eingesetzt werden. Dabei handelt es sich um selbstsichernde Muttern, die ein selbständiges Lösen der Kugelumlaufmutter verhindern. Auch in der Flüssigventiltechnik ist Sicherheit ein zentrales Thema. Kugelgewindetriebe mit Federvorspannung sorgen dafür, dass im Falle eines Stromausfalls kein Durchfluss mehr entsteht. Konstrukteure von Simulatoren – beispielsweise für die Pilotenausbildung, Formel-1-Teams oder Freizeitparks – setzen ebenfalls vermehrt auf Kugelgewindetriebe statt Hydraulik. Charakteristisch ist in dieser Anwendung die unterschiedliche Lastverteilung.

    In der Medizintechnik kommen vor allem die hohe Positionier- und Wiederholgenauigkeit sowie der geräuscharme Betrieb der Kugelgewindetriebe zum Tragen. Das gewährleistet eine präzise Steuerung von Bewegungen und Kräften, etwa in chirurgischen Robotern, Krankenbetten, OP-Tischen, Reha-Geräten oder Diagnosegeräten. Außerdem vermeiden Kugelgewindetriebe das Risiko von Öl- oder Fluidleckagen, die bei Hydrauliksystemen auftreten könnten und in einem medizinischen Umfeld problematisch wären.

Ein interessantes Anwendungsfeld für Schwerlast-Kugelgewindetriebe ist der Stahlwasserbau mit seinen hohen mechanischen Belastungen und Anforderungen in Bezug auf Witterung und Umwelt. Anwendungen wie Schleusentore, Stauklappen und Fähranleger profitieren dabei von der hohen Effizienz, der Unempfindlichkeit gegenüber Hitze und Kälte sowie dem Verzicht auf Öl.

„Ein Umstieg auf Kugelgewindetriebe oft sinnvoll“

Ob Automationstechnik, Intralogistik, Medizintechnik oder Stahlwasserbau: Kugelgewindetriebe gewährleisten eine effiziente Kraftübertragung bei hoher Positionier- und Wiederholgenauigkeit, hoher Tragfähigkeit und kompakter Bauweise. „Natürlich lassen sich nicht alle hydraulischen Anwendungen durch Kugelgewindetriebe ersetzen. So wird sich in Land-, Forst- und Baumaschinen sicherlich auch zukünftig Hydraulik finden. Doch in vielen Applikationen ist ein Umstieg auf Kugelgewindetriebe sinnvoll“, so ­Andreas Kaiser.