Spindellager

Einsatzbereiche erweitert

Spindellager, Lagereinheiten und Komplettspindeln werden wegen ihrer Eigenschaften bezüglich Genauigkeit und Drehzahleignung gern als Komponenten für Prüfstände eingesetzt. UKF konnte die Leistungsfähigkeit dieser Komponenten nun beträchtlich zu steigern.

Modell eines Lagerkopfes der Typenreihe LK-SO mit Sensor-Anschlüssen und variabler Vorspannung. Zur Verdeutlichung wurde das Gehäuse aus durchsichtigem Kunststoff hergestellt. Dadurch sind die O-Ringe in den Lager-Außenringen zu erkennen, die eine hydraulische Vorspannungsveränderung erlauben.

Neuere Fettsorten mit höheren Drehzahlkennwerten, Lager mit direkter Ölzuführung, höherbelastbarer Wälzlagerstahl, Spindellager mit integrierter Loslagerfunktion sowie innovative Datenerfassung und –speicherung erweitern den Einsatzbereich dieser hochwertigen Baugruppen erheblich.

So ist es heute möglich, Schnellfrequenz-Motorspindeln zu bauen, die mit fettgeschmierten Lagern Drehzahlen erreichen, die bislang nur mit aufwendiger Ölschmierung realisierbar waren. Wenn dennoch auf Ölminimalmengenschmierung nicht verzichtet werden kann, werden spezielle LB-Lager eingesetzt (LB = Lubrication Bore). Bei diesen gelangt das Schmiermittel über Zuführbohrungen im Außenring direkt in die Laufbahn.

Der unter dem UKF-Markennamen CRONIDEX® bekanntgewordene Wälzlagerstahl mit erhöhtem Stickstoffanteil verfügt über eine deutlich höhere Verschleißfestigkeit als 100Cr6. Lager aus diesem Werkstoff tragen deshalb auch das Vorsetzzeichen XH (eXtra Hart). Die Leistungssteigerung besteht sowohl in einer verbesserten Lagerlebensdauer (höhere Belastbarkeit) als auch in höheren Grenzdrehzahlen.

Ein in die Versuchsanlage bereits eingebauter Lagerkopf mit Flüssigkeitskühlung. Die Mantelkühlung dient dabei hauptsächlich zum Schutz der Lagerung vor schädlicher Wärmebeaufschlagung von außen.

UKF-Lagerköpfe, also einbaufertige Lagereinheiten im Gehäuse mit Flansch oder Bund, ermöglichen schon in ihrer katalogisierten Standardausführung durch unterschiedliche Lagerbestückung eine Vielzahl von Anwendungsvarianten. Mit zusätzlichen Optionen, wie beispielsweise eine elastische Anstellung der Lager mit Federn, sperrluftunterstützte Abdichtung, Sensoren, variable Lagervorspannung oder flüssigkeitsgekühltem Mantel werden die Einsatzmöglichkeiten nochmals multipliziert.

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Komplette Spindeleinheiten mit integrierten Motoren und erweiterter Sensorik können als Antriebe mit Zusatznutzen für Versuchsanlagen verschiedener Art dienen.

Drehgeber gehören häufig zur Grundausstattung einer Spindel. Diese Sensoren melden sowohl die aktuelle Drehzahl an die Anlagensteuerung, als auch die genaue Winkellage der Welle. Die neueste Generation dieser Geber-Systeme speichert die Betriebszeit in bis zu sieben Drehzahlbereiche. Temperatur- und Schwingungssensoren können darüber hinaus wertvolle Informationen über aktuelle Veränderungen von Betriebszuständen liefern.

Die hier gezeigte Spindeleinheit steht als Beispiel für eine anwendungsoptimierte Antriebseinheit. Drehzahl, Leistung, Drehmoment, mechanische Belastbarkeit und die sensortechnische Ausstattung wurden kundenspezifisch angepasst. Der Zugriff auf einen großen Bestand bereits realisierter Sonderkonstruktionen führt dabei oftmals, auch bei sehr speziellen Anforderungen, zu schnellen Lösungen und zuverlässigen Konzepten.

Die Dehnung der Spindelteile als Folge der Erwärmung bewirkt eine axiale Verlagerung der Welle und somit des relevanten Bezugspunktes. Im Spindelgehäuse nahe der Spindelnase integrierte Aufnehmer, die als Option erhältlich sind, melden diese Bewegung an die Maschinensteuerung zur Verrechnung und Kompensation.

Auch nachdem die Spindel von der Maschinensteuerung getrennt und bereits aus der Anlage ausgebaut wurde, läßt sie noch mit sich kommunizieren. Datenlogger lassen sich über PC-Schnittstellen auslesen und geben z.B. Auskunft darüber, wie lange die Spindel gelaufen ist, mit welcher Drehzahl sie betrieben wurde und welche Temperaturen oder Vibrationen dabei aufgetreten sind. Die Spindel liefert also unabhängig von äußeren Speichermedien auch wertvolle Auskünfte für die vorbeugende Instandhaltung.

Da der Lagerung einer Spindel bezüglich Präzision, Funktion und Betriebssicherheit eine, im wahrsten Sinne des Wortes, zentrale Rolle zukommt, sind detaillierte Kenntnisse der Lager für die Konstruktion und Fertigung hochwertiger Spindeleinheiten von elementarer Bedeutung. Optimierte Spindel-Lager-Konzepte zur Steigerung der Leistungsfähigkeit durch erhöhte Betriebssicherheit werden dann Realität. Hier greift die Spezialisierung auf Hochpräzisionslager und –spindeln sowie die Erfahrung aus mehr als 80 Jahren in Projektierung, Konstruktion und Produktion.

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