Wie präzise Kugelgewindetriebe Robotik-Bewegungen präziser und natürlicher machen

Hochpräzisions-Kugelgewindetriebe verbinden kompakte Bauform, feinfühlige Bewegungen und hohe Wiederholgenauigkeit – ideal für humanoide oder Assistenzroboter

Philipp Schmalzhaf

von Philipp Schmalzhaf, Vertriebsleiter

Robotik

Kraftvolle und feinfühlige Bewegungen in der Robotik

In der Robotik werden Bewegungen immer menschlicher, komplexer und feinfühliger. Humanoide Roboter mit Armen, Händen und Beinen oder mobile Assistenzroboter in Klinik und Logistik – sie alle stellen höchste Anforderungen an die Antriebstechnik. Jede Bewegung entscheidet über Funktion, Sicherheit und Akzeptanz.

Klassische Lösungen wie einfache Spindelantriebe oder Standard-Kugelgewindetriebe geraten hier schnell an ihre Grenzen: zu viel Spiel, zu wenig Steifigkeit, nicht ausreichend feinfühliges Ansprechverhalten oder begrenzter Bauraum. Genau an diesem Punkt setzen Hochpräzisions-Kugelgewindetriebe von GROB an: Sie verbinden Kraft, Feinfühligkeit und Wiederholgenauigkeit in kompakter Bauform und eignen sich damit ideal für anspruchsvolle Robotikanwendungen.

Präzise Gelenkbewegungen in humanoiden Robotern

Humanoide Roboter sollen greifen, tragen, schrauben, stützen – und dabei möglichst natürlich wirken. In vielen dieser Bewegungsachsen übernehmen Hochpräzisions-Kugelgewindetriebe zentrale Aufgaben: etwa in Fingern, Händen, Armen oder Beinen.

Hochpräzisions-Kugelgewindetriebe sorgen hier für:

  1. feinfühlige Bewegungen beim Greifen fragiler Teile,
  2. kraftvolle Linearbewegungen für Schraub- oder Spannvorgänge,
  3. wiederholgenaue Positionierung bei immer wiederkehrenden Abläufen.

Dank geschliffener Spindeln, enger Toleranzen und wählbarer Vorspannung lassen sich Umkehrspiel und Positionierfehler deutlich reduzieren. Konstrukteure können so Anforderungen wie hohe Steifigkeit, präzise Wegauflösung und kompakte Bauweise sicher erfüllen. Hochpräzisions-KGT tragen damit entscheidend dazu bei, dass Bewegungsabläufe eines humanoiden Roboters nicht nur funktionieren, sondern auch kontrolliert und natürlich wirken.

Humanoider Roboter

Humanoider Roboter

Ruhige, sichere Bewegungen in Assistenzrobotern

Assistenzroboter bewegen sich zunehmend im direkten Umfeld des Menschen – im Krankenhaus, in der Pflege, in Hotels, im Handel oder im Büro. Hier kommt es neben der technischen Funktion vor allem auf Sicherheit, Laufruhe und Akzeptanz an. Ruckartige oder laute Bewegungen werden schnell als störend oder unangenehm empfunden.

Hochpräzisions-Kugelgewindetriebe ermöglichen in Assistenzrobotern:

  1. leise, gleichmäßige Verstellungen, etwa beim Öffnen von Fächern oder Klappen,
  2. präzise Linearbewegungen für Hebe-, Schwenk- oder Positionierfunktionen,
  3. zuverlässige Wiederholgenauigkeit auch bei vielen täglichen Zyklen.

Durch geringe Reibung und optimierte Laufbahngeometrien entsteht ein ruhiger Lauf, der sich ideal für Robotersysteme im direkten Kontakt mit Menschen eignet. Gleichzeitig profitieren Betreiber von einer hohen Lebensdauer und stabilen Prozessen.

Lieferroboter Yandex Rover

Zustellroboter

Warum GROB-Hochpräzisions-KGTs die richtige Wahl für anspruchsvolle Robotikprojekte sind

Konstrukteure in der Robotik stellen sehr konkrete Anforderungen an ihre Antriebstechnik: Bewegungen sollen wiederholgenau, feinfühlig und frei von spürbarem Umkehrspiel ablaufen, gleichzeitig müssen die Antriebe steif, langlebig und in engen Bauräumen integrierbar sein. Geschliffene Hochpräzisions-Kugelgewindetriebe von GROB mit passend gewählter Steigung, vorgespannter Mutter und enger Steigungstoleranz sind genau auf diese Rahmenbedingungen ausgelegt. Sie bilden die Basis für natürliche Bewegungsabläufe in Armen, Beinen und Greifern, für eine stabile Fortbewegung auf Beinen oder Rädern sowie für präzise, reproduzierbare Bewegungen in Assistenz- und Handlingfunktionen.

Gleichzeitig kommt es in der Robotik nicht nur auf die Komponente an, sondern auch auf einen verlässlichen Partner im Hintergrund. Mit GROB profitieren Sie von dokumentierter Qualität durch Messprotokolle, fundierter technischer Beratung bei Auslegung und Dimensionierung sowie von langjähriger Erfahrung in anspruchsvollen Anwendungen der Antriebstechnik. Wo Standardlösungen nicht ausreichen, entwickeln wir gemeinsam mit Ihnen angepasste Varianten. So bleibt transparent, welche Lösung Sie erhalten, welche Anforderungen damit abgedeckt werden und warum unsere Hochpräzisions-Kugelgewindetriebe optimal zu Ihrem Robotikprojekt passen – von der Idee bis zur Serienanwendung.

Häufig gestellte Fragen zu Hochpräzisions-KGTs

Diese Art Kugelgewindespindeln sind mit reduziertem Axialspiel und hoher Maßhaltigkeit gefertigt. Dadurch können Sie in Bearbeitungszentren oder sonstigen Anlagen mit hoher Genauigkeit eingesetzt werden

Ja. Es gibt Miniaturkugelgewinde und kompakte Bauformen mit kleinem Außendurchmesser und verkürzter Mutter – ideal für beengte Bauräume.

Hochpräzisions-Kugelgewindespindeln haben engere Toleranzen, weniger Spiel und höhere Steifigkeit. Sie eignen sich für exakte Positionieraufgaben – Standardspindeln eher für einfache Vorschub- und Transportbewegungen.

C7 bis C1 sind gängig. C3–C1 für Positionieren, C7–C5 für Transport. Maßgeblich sind Ihre Anforderungen an Spindellänge, Spiel, Wiederholgenauigkeit und Belastung.

Positionierungstypen sind vorgespannt (spielarm), Transporttypen haben Spiel und sind einfacher – aber für genaue Bewegungen ungeeignet. Hohe Präzision spiegelt sich außerdem im Anschaffungspreis wieder.

Ja, es gibt Einzel-, Doppel- und Sondermuttern. Austausch ist bei Normteilen meist problemlos, bei Sonderformen bedingt möglich.

Meist über Schmierbohrungen für Öl oder Fett. Eine regelmäßige Schmierung ist wichtig für Lebensdauer und Laufruhe.

Vorspannung eliminiert Spiel, erhöht Steifigkeit und Präzision. Wichtig bei Positionieraufgaben, weniger relevant beim Transport.

Gerollt: kaltverformt, günstig, mittlere Präzision.

Geschliffen: spanend geschliffen und damit höchstpräzise.

Gewirbelt: spanabhebend geformt, schneller als die geschliffene Version und präziser als die gerollte Variante.

Schwerlasttypen haben robuste Laufbahnen und große Kugeln. Hochgeschwindigkeits-Typen nutzen größere Steigungen und spezielle Umlenkungen.

Wellen-Ø von 4–300 mm, Steigungen von 1–80 mm, Längen bis 12.000 mm (einteilig), bis 22.000 mm (mehrteilig verbunden).

Bei Spindeln: induktionsgehärteter Spezialstahl. Bei Muttern: vakuum-aufgekohlter Stahl. Sichert Lebensdauer und Belastbarkeit.

Die Lebensdauer kann theoretisch errechnet werden. Grundlage dafür ist die Lebensdauerberechnung für Kugellager. Sie wird beeinflusst von der Drehzahl, der Tragzahl und der Axialkraft.

DN = Durchmesser × Drehzahl. Mit dieser Formel kann die maximale Mutterdrehzahl errechnet werden.

Verschiedene Umlenkungen (intern, extern), Flanschformen, Mehrfachmuttern, kompakte Ausführungen und Sondergewinde.

Seitenkräfte sind absolut zu vermeiden. Es darf keine Überbestimmung durch die Spindellagerung entstehen. (De-)Montage der Mutter immer mit Hülse, ansonsten fallen die Kugeln aus der Mutter.

Frage nicht dabei?

Weitere Anwendungsbeispiele und Antriebslösungen finden Sie hier

Kugelgewindespindeln - GROB GmbH Antriebstechnik

Was ist ein Hochpräzisions-Kugelgewindetrieb?

Sie möchten verstehen, wie Hochpräzisions-Kugelgewindetriebe funktionieren und welche Unterschiede es zwischen den Varianten gibt? In unserem Lernartikel erklären wir anschaulich, was ein Hochpräzisions-KGT ist, welche Genauigkeitsklassen und Bauarten es gibt, wie es arbeitet und in welchen Anwendungsbereichen es eingesetzt wird.

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