Gewindespindeln und Backlash

Was ist Gegenreaktion?

Ein Gegenspiel kann als das Ausmaß des Spiels zwischen beweglichen Teilen eines Mechanismus beschrieben werden. Es kann in fast jedem mechanischen System auftreten, insbesondere in Zahnrädern und Gewindespindeln. Ein Gegenspiel tritt auf, wenn ein oder mehrere bewegliche Teile innerhalb eines Mechanismus nicht ausreichend fest mit dem nächsten Teil der Maschine verbunden sind, sodass ein gewisses Maß an Bewegungsfreiheit innerhalb des Mechanismus möglich ist, was zu Bewegungsverlust führt. Ein Gegenspiel kann sowohl die Genauigkeit als auch das Ansprechverhalten eines Mechanismus beeinträchtigen und zudem den Verschleiß erhöhen, wenn lose sitzende bewegliche Teile aneinander stoßen. In Systemen, in denen ein Mechanismus seine eigene Position berechnet, kann sich das Gegenspiel auch über zahlreiche Zyklen summieren, was während der gesamten Lebensdauer der Maschine zu immer ungenauen Positionierungen führt. Das Problem des Verdrehspiels ist besonders problematisch bei Spindelgewindetrieben, die in der Regel für hochpräzise Präzisionsbetätigungen verwendet werden. Aus diesem Grund werden Komponenten wie Spindelmuttern mit Verdrehsicherung häufig als vorbeugende Maßnahme eingesetzt. Zwar sind spielfreie Systeme theoretisch das ultimative Ziel bei der Vermeidung von Drehspielen innerhalb einer Maschine, doch in den meisten Anwendungen ist dies nicht unbedingt realisierbar. Ein Gegenspiel ist notwendig, damit sich bewegliche Teile frei bewegen können. Dies liegt daran, dass Systeme ohne jeglichen Freiraum fest verriegelt wären und sich beim Betrieb verklemmen würden. Verdrehspiel ist außerdem ein unvermeidliches Nebenprodukt der Lücken, die aufgrund von Faktoren wie Feuchtigkeit, Staub, Schmierung und Wärmeausdehnungen zurückgelassen werden müssen.

Wie verhindert man das Verdrehen von Gewindespindeln

Verwenden Sie zwei Muttern

Die wohl einfachste Methode, um die Auswirkungen eines Gegenspiels zu mildern, besteht darin, zwei Muttern zu verwenden, die mit Abstand voneinander angeordnet sind und gegen die gegenüberliegenden Flanken des Gewindes der Gewindespindel drücken. Diese Methode ist effektiv, kann jedoch die Kosten erheblich erhöhen, wenn teure Muttern verwendet werden. Bei dieser Methode handelt es sich um eine statische Lösung, was bedeutet, dass sie auch schwierig einzustellen sein kann. Besonders problematisch kann es sein, wenn sich das Spiel nach der Installation aufgrund von Verschleiß oder Wärmeausdehnungen verändert.

Verwenden Sie eine Mutter mit Gegenspielschutz

Verdrehsichere Gewindemuttern sind in einer Auswahl an Formen und Größen erhältlich. Accu bietet eine Lösung mit Verdrehsicherung an, bei der eine eingebaute Druckfeder verwendet wird, um sicherzustellen, dass die Zähne eines Spindelgewindetriebes gleichbleibend eingerastet und vorgespannt bleiben. Diese Methode zur Kompensation des Drehspiels ist reaktiv und kann auch dann wirksam bleiben, wenn sich die Höhe des Drehspiels im Laufe der Zeit ändert. Dies liegt daran, dass die Elastizität der Feder alle Änderungen während der Lebensdauer eines Mechanismus ausgleicht. Der Nachteil dieser Option ist die geringere Tragfähigkeit des Mechanismus, wenn man sich auf die Stärke einer Druckfeder statt auf ein festes Bauteil verlässt.

Verwenden Sie eine Software zur Kompensation von Rückschlägen

In vielen automatisierten Anwendungen ist es möglich, Gegenreaktionen mithilfe von Software vorherzusagen und zu kompensieren. Software kann Rückschlägen entgegenwirken, indem sie die Höhe des im Spiel befindlichen Gegenspiels berechnet und sich die Richtung merkt, in die sich die Spindel zuletzt bewegt hat. Anhand dieser Daten kann ein Gerät, z. B. eine CNC-Fräse, berechnen, welche Seite der Mutter das Gewinde nicht berührt und um wie viel weiter sich eine Spindel drehen muss, um das Verdrehspiel von der endgültigen Einstellung abzuziehen.

Ignoriere es

Natürlich können Anwendungen, die eine ultrapräzise Ansteuerung erfordern, wie 3D-Drucker, CNC-Drehmaschinen und Robotik, das Gegenspiel nicht einfach ignorieren, aber bei Systemen, bei denen es nicht auf Punktgenauigkeit ankommt, wie z. B. Schraubstöcke, Pressen oder Buchsen, ist das Gegenspiel nicht immer ein bedeutendes Problem. Das Gegenspiel ist einer von vielen Faktoren, die die Genauigkeit eines Mechanismus beeinflussen können. Er wirkt sich nicht unbedingt negativ auf den Betrieb einer Maschine aus. Durch die Verwendung hochwertiger, hochpräziser Komponenten wird das Gegenspiel auf ein Minimum reduziert. Bleibt die Genauigkeit einer Maschine innerhalb des Toleranzbereichs, können die durch das Spiel verursachten Positionierungsungenauigkeiten möglicherweise als akzeptable Fehlerspanne innerhalb eines unvollkommenen Systems abgeschrieben werden. Jeder, der schon einmal eine Ständerbohrmaschine oder eine Fräsmaschine benutzt hat, kennt ein gewisses Maß an akzeptablem Spiel zwischen beweglichen Teilen, das oft einfach während des Betriebs berücksichtigt wird. Die Mechanismen funktionieren in der Regel auch bei einem hohen Grad an Gegenspiel, aber wenn Effektivität und Qualität gewünscht sind oder wenn es um absolut präzisionskritische Anwendungen geht, gibt es sinnvolle Lösungen.