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Verschiedene Antriebstechniken für die Industrie

Viele Materialien sind heute deutlich belastbarer als früher. Dies führt zu einer reduzierten Größe von Antriebsbauteilen bei gleich guter Haltbarkeit. Unter anderem im industriellen Maschinenbau bzw. der Antriebstechnik nutzt man häufig Normteile, die in verschiedenen Größen zur Verfügung stehen. Sämtliche Antriebselemente nehmen erhebliche Lasten auf, zudem müssen sie Kräfte übertragen. Hauptsächlich werden sie aus Metallen gefertigt, wobei sich auch Kunststoffe immer mehr in diesem Bereich verbreiten.

Auf die Belastung kommt es an

Welcher Werkstoff genutzt wird, hängt von der Art der Belastung eines Antriebsbauteiles ab. So ist es möglich, dass dieser große Druckkräfte verträgt, jedoch bei geringen Zugkräften nachgibt. Andere Baustoffe beginnen bei hoher Druckausübung zu fließen. Ein besonders kritischer Punkt für Materialien ist die Beanspruchung auf Biegung oder Torsion. Darüber hinaus können auch stärkere Scherkräfte bei einem Antrieb vorkommen. Durch all diese mechanischen Belastungen wird die Widerstandskraft eines Werkstoffes auf unterschiedliche Art und Weise auf den Prüfstand gestellt. Bei der Antriebstechnik sind neben der Belastungsgrenze weitere mechanische Materialeigenschaften von Bedeutung. Dazu gehört der Gleitreibungskoeffizient, der Aufschluss über die Reibungsstärke eines Baustoffes im Verhältnis zu anderen gibt. Ebenfalls spielen die Dichte und Härte in Bezug auf das Dämpfungsverhalten eine Rolle. Bei bestimmten Einsatzbereichen muss außerdem auf die Beständigkeit gegenüber chemischen Mitteln geachtet werden.

Normteile

Die Aufgabe eines jeden Antriebes ist die Erzeugung einer gerichteten Kraft und deren Übertragung. In der Regel übernimmt ein Motor mit einer kreisförmig angetriebenen Welle diese Aufgabe. Zahlreiche einzelne Teile zwischen den zu bewegenden Komponenten und dem eigentlichen Antrieb sind notwendig, damit die Bewegung in die entsprechende Richtung gelenkt wird. Wechselt man zwischen verschiedenen Größen von Rädern und Wellen, ist auch eine Änderung der Geschwindigkeit möglich. Unter einem Normteil versteht sich eine Komponente, die zum Beispiel durch DIN oder ISO genau bestimmt ist. Vorteilhaft ist eine Normierung, weil Abmessungen, Belastungsgrenzen und Funktionen exakt definiert sind – Hersteller müssen diese erfüllen.

Zahnräder in der Antriebstechnik

Zahnräder sind ein grundlegendes Mittel zur Kraftübertragung im Maschinenbau. Sie werden in der Regel mithilfe von Fräsen hergestellt und auf eine Welle montiert. Verbundenheit besteht entweder kraft- oder formschlüssig. Die kreisförmige Bewegung der Welle auf Zahnstangen oder ähnliches übernehmen die Zahnräder. Durch die vorhandenen einzelnen Zähne, die sich an der Außenseite entlang reihen, lassen sich gleichzeitig mehrere Elemente antreiben. Sie werden grundsätzlich aus Metall hergestellt, handelt es sich um die Übertragung größerer Kräfte. Beispielsweise die Schneckengetriebemotoren vom Familienbetrieb RGM verfügen über geschliffene und gehärtete Stahlschnecken. Zur Anfertigung der Schneckenräder (Zahnräder) nutzt das Unternehmen Sonderbronze, die hervorragende Gleiteigenschaften besitzt.

Das Kegelrad

Hier findet sich das gleiche Prinzip wie beim gewöhnlichen Zahnrad, gleiches gilt für die Montage auf der Welle. Sie unterscheiden sich ausschließlich durch die Platzierung der Verzahnung: Beim Kegelrad liegt sie an der Ober- und nicht an der Stirnseite. Durch diese Anordnung findet die Kraftübertragung auf weitere Kegelräder in einem Winkel von 90 Grad statt. Sie werden ebenfalls überwiegend aus Metallen hergestellt. Am häufigsten kommt es im Bereich der Antriebstechnik in einem sogenannten Kegelradgetriebe vor.

Das Trapezgewinde

Ein Gewinde muss generell Kräfte in Längsrichtung übertragen können. Die Krafterzeugung erfolgt durch eine Drehbewegung. Im Unterschied zu metrischen Objekten haben die Gewindegänge des Trapezgewindes eine Trapezform. Infolge weist es eine höhere Steigung auf. Eine besonders hohe Kraftübertragung wird dadurch möglich. Im gleichen Atemzug entsteht eine höhere Reibung, die gegen Verrutschen absichert. Zum Einsatz kommen Trapezgewinde unter anderem bei Spindeln von Prozesswerkzeugen, Hebebühnen sowie Kränen.

Der Spannsatz

In der Antriebstechnik wird er zur Übertragung von Kräften zwischen Welle und Nabe herangezogen. Im dazwischen liegenden, freien Raum ist der Spannsatz platziert. Er setzt sich meist aus zwei kegelförmigen Ringen zusammen und hält Welle und Nabe gleichzeitig fest. Es gibt Produkte mit und ohne Passfedernut, die zur Verhinderung einer Rotation des Spannsatzes vor dem Festziehen zuständig ist. Da sich die beiden Ringe durch Haftreibung selbst nach dem Lösen der integrierten Spannschrauben nicht bewegen, ist zum Ausbau oft ein Abziehwerkzeug erforderlich.

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