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Hubgetriebe
Grundlagen
Was ist ein Hubgetriebe?
Ein Hubgetriebe, auch genannt Spindelhubgetriebe, ist eine mechanische Vorrichtung, die rotierende Bewegung in lineare Bewegung umwandelt. Es wird oft in verschiedenen Anwendungen eingesetzt, um Dinge anzuheben, zu senken oder horizontal zu verschieben.
Die Kernelemente eines Spindelhubgetriebes sind üblicherweise eine Spindel aus Stahl (einem langen Stab mit einem Gewinde) und eine Mutter aus Bronze, Gusseisen oder Kunststoff (einem passenden Gewindeabschnitt). Wenn die Spindel gedreht wird, bewegt sich die Mutter entlang der Spindel. Umgekehrt kann auch die Mutter gedreht werden und die Spindel fährt aus und ein. Es resultiert also eine lineare Bewegung, die zum Anheben oder Senken von Lasten oder zur Bewegung von Objekten verwendet werden kann.
Unterschied: Klassisch vs. Kubisch
Die klassischen Spindelhubgetriebe und die kubischen Spindelhubgetriebe sind grundsätzlich ausgestattet mit einem Schneckengetriebe. Sie unterscheiden sich folgendermaßen:
Spindelhubgetriebe klassisch
Bei einem klassischen Spindelhubgetriebe ist das Gehäuse eine dem Schneckengetriebe nachempfundene Geometrie. Die Funktion entspricht generell dem System linearer Antriebstechnik – unterscheidet sich aber von den anderen Getriebeformen mit seiner angegossenen Gehäuse-Fuß-Platte.
Spindelhubgetriebe kubisch
Bei einem kubischen Spindelhubgetriebe befindet sich das Schneckengetriebe in einem würfelförmigen Gehäuse. Dieser Aufbau ermöglicht eine flexible Anpassung an unterschiedliche Anbauten wie Motorträgerglocken, Befestigungsfüße oder sonstigen zusätzlichen Befestigungspositionen am Würfelgehäuse.
Der Hauptunterschied zwischen diesen beiden Arten von Spindelhubgetrieben liegt in der Gehäuseform. Man könnte hier von einer reinen Philosophiefrage sprechen. Dennoch ergeben sich durch die Ausführungen in spezifischen Anwendungen entsprechende Vor- bzw. Nachteile. Die Wahl hängt von den Anforderungen Ihrer Anwendung ab.
Wichtig für Konstrukteure zu wissen: Durch die angegossene Befestigungsplatte besteht in der klassischen Bauform die Möglichkeit, Befestigungsschrauben von oben in Ihre Konstruktion einzubringen. Hingegen erlaubt die kubische Form standardmäßig die Befestigung nur von unten. Mithilfe von Befestigungsleisten kann jedoch die Befestigungsbohrung nach außen verlegt werden, sodass aufgrund ihrer würfelförmigen Gestaltung, sich deutlich mehr Anbaumöglichkeiten eröffnen. Im Bereich der Lebensmitteltechnik besticht die Würfelform durch ihre glatte und leicht zu reinigende Oberfläche. Ein Sandgussgehäuse ohne Konturierung ist eine gute Möglichkeit Schmutzablagerung zu vermeiden.
Im Bereich der Hubgetriebe gibt es grundsätzlich zwei verschiedene Bauweisen. Sie werden „Grundausführung“ und „Laufmutterausführung" genannt.
Unterschied: Grundausführung vs. Laufmutterausführung
Grundausführung
(auch "Ausführung mit translatorischer Spindel" genannt)
Bei einer Grundausführung ist die "Mutter" das Schneckenrad des Getriebes und befindet sich im Getriebegehäuse. Durch eine Drehbewegung des Schneckenrads wird die Spindel nach oben bzw. unten „gefördert“. Wichtig dabei ist die Spindel gegen Verdrehen zu sichern, da sich die Spindel sonst im Schneckenrad mitdrehen würde und keine Axialbewegung durchführt.
Laufmutterausführung
(auch "Ausführung mit drehender Spindel" genannt)
Bei einer Laufmutterausführung führt die Mutter die Axialbewegung aus, während die Spindel eine Drehbewegung ausführt. Spindel und Schneckenrad sind über eine Passfeder formschlüssig verbunden und es wird zwischen diesen Teilen keine Axialbewegung ausgeführt.
Axial- vs. Drehbewegung
Wann sollte ich eine Grundausführung wählen?
Eine Grundausführung macht dann Sinn, wenn einerseits genug Platz für die Lagerung der Spindel hinter dem Gehäuse zur Verfügung steht und andererseits der Platz vor dem Gehäuse nach dem Rückhub benötigt wird. Die Spindel „steht nicht mehr im Weg“ für etwaige Bauteile, die dann gefördert werden.
Wann sollte ich eine Laufmutterausführung wählen?
Die Laufmutterausführung ermöglicht eine hohe Variabilität der Laufmuttergeometrie, da diese nicht im Gehäuse untergebracht werden muss. Das Schneckengetriebe ist dann nur noch verantwortlich für die Festlagerung und die Drehbewegung, während im Bereich außerhalb des Gehäuses auch größere Spindeln verwendet, werden können. Außerdem wird kein Platz hinter dem Gehäuse benötigt, was vor allem bei Anwendungen auf einem Hallenboden sinnvoll sein kann.
Wann sind Spindelhubgetriebe eine gute Wahl?
Spindelhubgetriebe spielen ihre Vorteile in der sicheren Verstellung von Lasten aus. Durch die integrierten Untersetzungsstufen ermöglichen sie den Einsatz von Standard-Drehstrommotoren. Auch beim Thema Gesamtenergiebilanz erreichen Spindelhubgetriebe gute Werte, da keine Energie während dem Stillstand verbraucht wird.
Wann sind Spindelhubgetriebe eine schlechte Wahl?
Hohe Geschwindigkeiten und hohe Einschaltdauern (also die Zeit pro Stunde in der die Hubgetriebe verstellen) sind nicht oder nur mit hohem Aufwand erreichbar. Lediglich die Kegelradhubgetriebe eignen sich für hohe Geschwindigkeiten über 50mm/s, verlieren dann aber häufig den Vorteil der Selbsthemmung.
So sieht ein Spindelhubgetriebe von innen aus
GROB Antriebstechnik GmbH
Vor- und Nachteile
Nachteile
✘ Geschwindigkeitsbegrenzung: In vielen Fällen sind Hubgetriebe langsamer als andere Bewegungssysteme, was in Anwendungen mit hoher Geschwindigkeit problematisch sein kann.
✘ Komplexität: Die Konstruktion und Installation von Hubgetrieben kann komplex sein und erfordert oft spezielle Kenntnisse.
✘ Wartungsbedarf: Hubgetriebe erfordern regelmäßige Wartung, um eine optimale Leistung und Lebensdauer sicherzustellen.
✘ Kosten: Hochwertige Hubgetriebe können teuer sein, insbesondere wenn sie maßgeschneidert sind.
Vorteile
✔ Präzise Bewegungskontrolle: Hubgetriebe ermöglichen eine präzise Steuerung der linearen Bewegung, was in Anwendungen, bei denen Genauigkeit wichtig ist, von entscheidender Bedeutung ist.
✔ Hohe Lasttragfähigkeit: Hubgetriebe sind in der Lage, schwere Lasten zu heben oder zu bewegen, was sie ideal für Anwendungen mit hohen Belastungen macht.
✔ Energieeffizienz: Sie können die Energieübertragung effizient gestalten, was Energieeinsparungen und geringere Betriebskosten ermöglicht.
✔ Vielseitigkeit: Es gibt verschiedene Arten von Hubgetrieben, wie Spindelhubgetriebe, Schneckengetriebe und Schnellhubgetriebe, die sich für verschiedene Anwendungen eignen.
✔ Lange Lebensdauer: Gut gewartete Hubgetriebe können eine lange Lebensdauer haben und sind daher kosteneffizient.
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