HBN. Kugelgewindetrieb mit Caged Ball Technology für extrem hohe Belastung

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1 Kugelgewindetrieb mit Caged Ball Technology für extrem hohe Belastung Hohe Tragzahlen High-speed Gleichmäßiges Drehmoment Niedrige Geräuschemission und langzeitwartungsfrei HBN Besuchen Sie für detaillierte und aktuelle Produktinformationen. CATALOG No. 26-4G

2 Kugelgewindetrieb mit Caged Ball Technology für extrem hohe Belastung HBN Umlenkrohr Spindel Caged Ball Technology Mutter Kugeln Abb.1 Schnittdarstellung des Kugelgewindetriebs HBN Aufbau und Merkmale Mit dem besonderen konstruktiven Aufbau des Kugelgewindetriebs HBN werden im Vergleich zu konventionellen Kugelgewindetrieben deutlich höhere Tragzahlen erreicht. Daher eignet sich die HBN optimal für den Schwerlast- Betrieb. Die Caged Ball Technology beim Typ HBN hält die Kugeln konstant auf Abstand, so dass sie nicht mehr aneinanderreiben und -stoßen und dadurch niedrigere Geräuschemissionen und ein gleichmäßiges Drehmoment erzielt werden. Zusätzlich verlängert diese Technologie durch die optimierte Schmierstoffverteilung die Wartungsintervalle. Durch die für Hochgeschwindigkeit optimierte Kugelrückführung werden höhere Drehzahlen mit einem DN-Wert bis zu erreicht. Applikationen O Spritzgießmaschinen O Blasformmaschinen O Extruder O Pressen O Druckgussmaschinen Besonders geeignet als Ersatz für Hydraulik-Zylinder durch: 1. Reduzierung des Energieverbrauchs um 1/5 oder sogar 1/3 im Vergleich zu Hydraulikzylindern 2. Umweltfreundlicher Betrieb 3. Leichtere Regelbarkeit 4. Einfachere Wartung 5. Höhere Positioniergenauigkeit 2

3 Technische Besonderheiten Hohe Tragzahlen Der Kugelgewindetrieb HBN ist für hohe Belastung konstruiert. (Caged Ball Technology, Kugeldurchmesser, Schmiegung der Laufrille, Kugel-Kontaktwinkel, Anzahl der Umläufe etc.). Im Vergleich zu anderen Kugelgewindetrieben bietet die HBN mehr als doppelt so hohe Tragzahlen. Optimiert für hohe Geschwindigkeiten Bei der HBN werden die Kugeln in nahezu tangentialer Richtung von den verstärkten Umlenkrohren aufgenommen. Damit erreicht die HBN einen DN-Wert bis zu und Vorschubgeschwindigkeiten, die um das 1,8-fache höher sind als bei konventionellen Kugelgewindetrieben. Typ HBN kleiner Aufnahmewinkel weniger Zwangskräfte in der Umlenkung Spindel Umlenkrohr Mutter konventioneller Typ großer Aufnahmewinkel Spindel Umlenkrohr Abb. 2 Vergleich Kugelumlaufsysteme Mutter Gleichmäßiges Drehmoment Die Caged Ball Technology verhindert die gegenseitige Reibung der Kugeln aneinander und verbessert daher das Drehmoment des Kugelgewindetriebs. Daraus resultiert eine deutliche Abnahme der Drehmomentschwankung sowie ein geringeres Losbrechmoment. Schmierstoffreservoir Kugelgewindetrieb mit Caged Ball Technology Niedrige Geräuschemission Die Caged Ball Technology verhindert das Aneinanderstoßen und -reiben der Kugeln während des Betriebs, so dass die Geräuschemissionen des Kugelgewindetriebs minimiert werden. Auch die tangentiale Kugelaufnahme sorgt für einen deutlich ruhigeren Lauf. metallischer Punktkontakt verursacht ständige Reibung konventioneller Kugelgewindetrieb Schmierfilmkontakt Kollisionsgeräusche 3

4 Leistungstest K Der Kugelgewindetrieb HBN im Dauertest unter Belastung Testmuster für Dauertest unter Belastung HBN5016s7,5RRG2r700LC7 Abb. 3 Prüfstand für Dauerlastbetrieb 118 Testdaten Belastung 118 kn Hub 48 mm Geschwindigkeit max. 3,8 m/min Spindeldrehzahl max. 240 min -1 Schmierung Schmierfett (LUBE LUBER MY-2) Belastung (kn) 0 48 Zyklus 0 48 Hub (mm) Belastungsprofil vor Test nach Test vor Test nach Test Kugelgewindemutter Gewindespindel Kugeln Distanzstücke Testergebnis Die HBN läuft seit über 3 Millionen Zyklen fehlerfrei (Test dauert an). 4

5 K Dauertest mit hoher Geschwindigkeit Testmuster für Dauertest mit hoher Geschwindigkeit: HBN5016s7,5RRG2r1200LC7 Testdaten Hub Geschwindigkeit 480 mm max 40 m/min Beschleunigung max.,8 m/s 2 Spindeldrehzahl max min -1 Schmierung Schmierfett (LUBE LUBER MY-2) Testergebnis Keine Schäden nach km Laufstrecke (Test dauert an). K Messung des Drehmoments Testmuster für die Messung des Drehmoments: HBN5016s7,5RRG2r1200LC7 Testdaten Hub Geschwindigkeit 200 mm 0,6 m/min Drehzahl 60 min -1 Schmierung Schmierfett (LUBE LUBER MY-2) Drehmoment (Nm) Zeit (s) Abb. 4 Messung des Drehmoments 5

6 K Messung der Geräuschemission Testmuster für die Messung der Geräuschemission: HBN3210s5RRG2r4LC7 BNF3210s5RRG2r4LC7 (zum Vergleich) Testdaten Hub Schmierung 600 mm Schmierfett (LUBE LUBER MY-2) FFT Mikrofon Geräuschdämmung 1000 mm M Abb. 5 Versuchsaufbau Geräuschpegel (dba) konventioneller Kugelgewindetrieb BNF HBN mit Caged Ball Technologie Kugeldurchmesser Kugelmittenkreis Drehzahl Abb. 6 Geräuschpegel Testergebnis 3~5 dba niedrigerer Geräuschpegel der HBN im Vergleich zum konventionellen Kugelgewindetrieb. 6

7 Statischer Sicherheitsfaktor Die statische Tragzahl C 0a entspricht im Allgemeinen der zulässigen Axialbelastung von Kugelgewindetrieben. In Abhängigkeit von den jeweiligen Betriebsbedingungen sind zusätzlich zur berechneten Last die statischen Sicherheitsfaktoren zu berücksichtigen (siehe Tab. 1). Darüber hinaus können auch während des Verfahrens oder im Stillstand unvorhergesehene Stöße und Vibrationen durch äußere Kräfte oder durch Beschleunigung und Verzögerung auftreten. K Statischer Sicherheitsfaktor C 0 a f S = Fa Fa : Axialbelastung C 0 a : statische Tragzahl : statischer Sicherheitsfaktor f S Tab. 1 Statischer Sicherheitsfaktor f S Maschinen mit Linearsystemen Allgemeine Industriemaschinen Werkzeugmaschinen Anwendungsbedingungen Unterer Grenzwert für f S ohne Schwingungen oder Stöße 1,0 bis 3,5 mit Schwingungen oder Stößen 2,0 bis 5,0 ohne Schwingungen oder Stöße 1,0 bis 4,0 mit Schwingungen oder Stößen 2,5 bis 7,0 Die statische Tragzahl (C 0a ) ist eine statische Belastung mit konstanter Richtung und Größe, wobei die Summe der plastischen Verformung der Wälzkörper und der Laufbahn im Kontaktbereich bei maximaler Beanspruchung 1/ des Wälzkörperdurchmessers entspricht. Die Werte der einzelnen Kugelgewindetriebe sind in der Maßtabelle weiter unten angegeben. K Sicherheit in Bezug auf die maximal zulässige Belastung Der hochbelastbare Kugelgewindetrieb HBN wurde unter Bezugnahme auf frühere Kugelgewindetriebe für lange Lebensdauer unter hoher Belastung ausgelegt. Hinsichtlich der Axialbelastung ist die maximal zulässige Belastung Fp zu beachten. Die maximal zulässige Belastung Fp gibt die maximale Axialbelastung an, die der Kugelgewindetrieb widersteht, und dieser Wert darf nicht überschritten werden. Fp Fa > 1 Fp : maximal zulässige Belastung Fa : Axialbelastung

8 Nominelle Lebensdauer Dynamische Tragzahl Ca Die dynamische Tragzahl (Ca) wird für die Berechnung der Lebensdauer von unter Last betriebenen Kugelgewindetrieben verwendet. Die dynamische Tragzahl ist eine Belastung mit kombinierter Richtung und Größe, bei der die nominelle Lebensdauer (L) für eine Gruppe unabhängig voneinander betriebener Kugelgewindetriebe 10 6 Umdrehungen entspricht. (Die dynamische Tragzahl (Ca) ist in der Maßtabelle weiter hinten für die einzelnen Kugelgewindetriebe angegeben.) K Berechnung der Lebensdauer Die Lebensdauer eines Gewindetriebes wird mittels folgender Formel und den Werten für die dynamische Tragzahl (Ca) und die Axialbelastung ermittelt: O Nominelle Lebensdauer (Gesamtanzahl von Umdrehungen) L =( Ca ) f w Fa L : Lebensdauer in Umdrehungen [min -1 ] Ca : dynamische Tragzahl* [N] Fa : Axialbelastung [N] f w : Belastungsfaktor (siehe Tab. 2) * Die Bestimmung der nominellen Lebensdauer setzt optimale Betriebs- und Anwendungsbedingungen voraus. Tab. 2 Belastungsfaktor (f w ) Schwingungen/ Stöße Geschwindigkeit (V) kaum sehr niedrig V m 0,25 m/s leicht niedrig 0,25 l V m 1 m/s mittel mittel 1 l V m 2 m/s schwer hoch V L 2 m/s f w 1 ~ 1,2 1,2 ~ 1,5 1,5 ~ 2 2 ~ 3,5 O Lebensdauer in Betriebsstunden Nach der Ermittlung der Umdrehungen pro Minute kann die Lebensdauer in Betriebsstunden mittels folgender Formel und der nominellen Lebensdauer (L) berechnet werden: L h = Lx = 60 n L Ph 2 60 S S L h : Lebensdauer [h] n : Umdrehungen pro Minute [min -1 ] S : Zyklenzahl pro Minute [min -1 ] Ph : Spindelsteigung [mm] S : Hublänge [mm] 8

9 Toleranzklassen und Axialspiel Toleranzklassen Die Toleranzklassen sind nach der japanischen Norm JIS B 112 für geschliffene Kugelgewindetriebe festgelegt. Die Steigungsgenauigkeit wird dabei durch die Messung mit einer Laser-Messmaschine garantiert. Ausführliche Angaben finden Sie dazu im Hauptkatalog, Teil A-15. Axialspiel Der Kugelgewindetrieb HBN hat standardmäßig das Axialspiel der Klasse G2. Erfordert die Anwendung ein anderes Axialspiel, kann aus Tab. 3 die gewünschte Klasse ausgewählt werden. Bei der Kombination der Klassen GT oder G1 mit der Toleranzklasse C7 kann lokal Vorspannung auftreten. Tab. 3 Axialspiel Symbol GT G1 G2 G3 Axialspiel 0 ~ 0,005 0 ~ 0,01 0 ~ 0,02 0 ~ 0,05 Montageempfehlungen Im Allgemeinen wird die Axialbelastung bei einem Kugelgewindetrieb vom Flansch aufgenommen. Daher empfiehlt THK die Montage nach Abb. 7. Die Befestigungsschrauben des Flansches dürfen ausschließlich nur auf Druck belastet werden. Stützlager Motor axiale Belastung axiale Belastung axiale Belastung Abb. 7 Montage des Kugelgewindetriebs HBN

10 Kugelgewindetrieb HBN Abmessungen U L1 H T1 T2 PCD V ØD1 Ød ØD R Schmierbohrung A (rückseitig) 5 - Ød1 Baugrößen HBN3210 ~ 3612 Baugröße HBN HBN Gewindespindelaußendurchmesser d Steigung Ph dp 34,0 38,0 Kugelmittenkreis Kerndurchmesser dc 26,0 30,0 Anzahl belasteter Umläufe Reihen Umlauf 2 2,5 2 2,5 Tragzahl HBN HBN HBN HBN HBN HBN HBN HBN HBN ,4 42,0 42,4 52,0 52,4 53,0 66,0 66,0 66,5 2,0 34,0 33,0 44,0 43,0 3,6 52,6 52,6 4,6 2 2,5 3 3,5 141,1 162,6 212,4 17,1 235,7 37,6 427,1 577,1 578,8 267,7 366,0 441,6 462,7 572,2 820, 1043,8 1461,3 1283,1 43,7 50,4 65,8 55,5 73,1 117,7 132,4 178, 17, ) Die zulässige Belastung Fp entspricht der maximal möglichen Axialbelastung des Kugelgewindetriebs. Dieser Typ hat unter hohen Belastungen eine längere Lebensdauer als konventionelle Kugelgewindetriebe. Standardmäßig verfügt dieser Typ über ein G2-Axialspiel. Auf Wunsch ist auch ein anderes Axialspiel möglich. Detaillierte Angaben erhalten Sie von THK. Ca 102, 108,2 C 0 a 11,3 220,4 Zulässige Belastung 1) Fp 31, 33,5 Steifigkeit K [N/em] K Aufbau der Bestellbezeichnung HBN RR G L C Baureihe/-größe 2 Symbol für Abdichtung (RR: beidseitige Labyrinthdichtung) 3 Symbol für Axialspiel 4 Gesamt-Spindellänge (mm) 5 Toleranzklasse 10

11 L1 H T 1 T 2 T 2 ØD1 Ød ØD Schmierbohrung A (rückseitig) Baugrößen HBN4010 ~ 6320 Einheit: mm Außendurchmessedurchmesser Flansch- D D 1 Gesamtlänge L 1 H Dimensioni vite Lochkreis d 1 T1 T2 U MAX V MAX R MAX Schmierbohrung A Trägheitsmoment der Gewinde/mm [kg cm 2 /mm] Gewicht Mutter [kg] Gewicht Spindel [kg/m] ,6 6, , , ,5 37,5 53, , ,5 70,5 70, , ,5 66 6, ,5 43, ,5 58,5 65,2 72, PT-1/8 PT-1/8 PT-1/8 PT-1/8 8, , , , , , , , , , , ,8 1, 2,8 2, 3,7 3,7 4,4 10,0 10,6 17,4 17,2 5,26 6,7 6,55 8,52 5,24 13,7 13,34 12,1 20,2 20,2 1,13 Hinweis Die in der Tabelle angegebenen Steifigkeitswerte entsprechen den Federkonstanten aus der Belastung und der elastischen Verformung bei Aufbringung einer Axialbelastung in Höhe von 30 % der dynamischen Tragzahl (Ca). In diesen Werten ist die Steifigkeit der Anschlusskonstruktion an der Kugelgewindemutter noch nicht enthalten. Deshalb wird empfohlen, in der Regel ca. 80 % des in der Tabelle angegebenen Werts als tatsächlichen Wert zu veranschlagen. Beträgt die Axialbelastung (Fa) nicht 30 % der dynamischen Tragzahl, wird der Steifigkeitswert (K N ) anhand der folgenden Formel ermittelt: K N = K Fa 0,3 Ca 1 3 K: Steifigkeitswert laut Maßtabelle 11

12 Hochbelastbarer Kugelgewindetrieb HBN mit Caged Ball Technology Vorsichtsmaßnahmen O Zulässige Drehzahl O Wird die Drehzahl der Gewindespindel bis zu ihrer Eigenfrequenz erhöht, können daraus resultierende Resonanzschwingungen die Funktionsweise des Kugelgewindetriebs blockieren. Deswegen sollte die Drehzahl unterhalb der kritischen Drehzahl bleiben. Zusätzlich ist unabhängig von der Einbauweise auch der DN-Wert zu beachten (Kugelmittenkreis Drehzahl). Beim Typ HBN ist der DN-Wert O Handhabung des Kugelgewindetriebs O Der Kugelgewindetrieb besteht aus präzisionsgefertigten Teilen. Schützen Sie ihn deshalb vor harten Stößen und Schlägen. O Die Kugelgewindemutter darf nicht von der Gewindespindel abgedreht werden, da sonst die Kugeln aus der Mutter herausfallen. Ist dies doch erforderlich, muss die Mutter auf eine spezielle Montagehülse gedreht werden und von dort direkt wieder auf die Spindel. Montagehülsen sind bei THK erhältlich. O Montage O Beim Anbringen von Teilen nicht zu viel Kraft auf die Gewindespindel und Kugelgewindemutter ausüben. Insbesondere die Montage von Teilen sollte mit größter Vorsicht erfolgen, da hierbei die Laufrillen beschädigt werden könnten. O Die Spindellagerung des Kugelgewindetriebs muss entsprechend der auf die Mutter wirkenden Axialbelastung abstimmt sein, da sonst die Lebensdauer überproportional abnimmt. Außerdem sind die Montagetoleranzen zu beachten. O Einsatz von Kühlflüssigkeit O Bei Einsatz von Kühlflüssigkeiten ist zu beachten, dass bestimmte Kühlmittel die Funktion der Kugelgewindemutter beeinträchtigen können, wenn sie in die Mutter gelangen. Bei Auswahl der Kühlflüssigkeit fragen Sie bitte THK. O Betriebstemperatur O Teile der Kugelgewindemutter bestehen aus speziellem Kunststoff. Dies begrenzt die Betriebsemperatur auf max. 80 C. O Schmierung O Der Typ HBN ist stets zu schmieren. O Bei hohen Belastungen empfiehlt THK das Schmierfett LUBE LUBER MY-2. O Der Kugelgewindetrieb ist vorgefettet und kann außer bei speziellen Anwendungen direkt eingefahren werden. Nach dem Einfahren aber noch vor der Inbetriebnahme ist der Kugelgewindetrieb erneut abzuschmieren. O Schmierfette müssen den Umgebungsbedingungen angepaßt werden. Bei besonderen Betriebsbedingungen wie extremen Temperaturen, kontinuierlichen Vibrationen oder Einsatz in Reinräumen können daher keine normalen Schmierfette verwendet werden. Bei Fragen hierzu wenden Sie sich bitte an THK. O LM GUIDE, Caged Ball und sind registrierte Handelsmarken von THK CO., LTD. O Die Abbildung kann geringfügig vom tatsächlichen Produkt abweichen. O Änderungen im Erscheinungsbild und in den Spezifikationen bleiben ohne vorherige Ankündigung vorbehalten. Wenden Sie sich bitte vor der Bestellung an THK. O Obwohl bei der Erstellung dieses Katalogs große Sorgfalt verwendet wurde, übernimmt THK keine Verantwortung für Schäden, die von Druckfehlern oder Auslassungen herrühren. O Für den Export unserer Produkte oder Technologien und den Exportvertrieb erfüllt THK das Devisengesetz und das Gesetz zur Kontrolle von Devisen und Außenhandel sowie andere maßgebliche Gesetze. - Bezüglich des Exports einzelner Produkte von THK wenden Sie sich bitte zuvor an THK Printed in Germany All rights reserved THK Group - Headquarters THK Europe THK Co., Ltd. THK GmbH Nishi-Gotanda Hubert-Wollenberg-Str Shinagawa-ku D Ratingen Tokyo Tel. +4 (21 02) Tel. +81 (3) Fax +4 (21 02) Fax +81 (3) THK U.S. THK China THK Southeast Asia & Oceania THK America, Inc. THK (CHINA) CO., LTD. THK LM SYSTEM Pte. Ltd. 200 East Commerce Drive Xuefu South Street 5-B 38 Kaki Bukit Place LM Techno Building Schaumburg, IL Dalian Economic & Technical Singapore Tel. +1 (847) Development Zone Tel Fax. +1 (847) Dalian, China Fax Tel Fax Vertrieb und Support in Europa Düsseldorf (Germany) Tel. +4 (0) info.dus@thk.eu Frankfurt (Germany) Tel. +4 (0) info.fra@thk.eu Stuttgart (Germany) Tel. +4 (0) info.str@thk.eu München (Germany) Tel. +4 (0) info.muc@thk.eu Milton Keynes (U.K.) Tel. +44 (0) info.mks@thk.eu Milano (Italy) Tel info.mil@thk.eu Bologna (Italy) Tel info.blq@thk.eu Stockholm (Sweden) Tel. +46 (0) info.sto@thk.eu Linz (Austria) Tel. +43 (0) info.lnz@thk.eu Barcelona (Spain) Tel. +34 (0) info.bcn@thk.eu Istanbul (Turkey) Tel. +0 (0) info.ist@thk.eu Prague (Czech) Tel (0) info.prg@thk.eu Moscow (Russia) Tel info.mow@thk.eu Eindhoven (Netherlands) Tel. +31 (0) info.ein@thk.eu Lyon (France) Tel. +33 (0) info.lys@thk.eu