Können Spindelhubgetriebe Seitenkräfte aufnehmen?

Eine klare Antwort auf eine kritische Frage: Nein – und hier erfahren Sie, warum und wie Sie Ihr System richtig konstruieren.

Die eindeutige Antwort lautet: Nein. Spindelhubgetriebe und ihre Kernkomponenten – Hubspindel und Mutter – sind ausschließlich für die Übertragung rein axialer Kräfte (Druck- und Zugkräfte in Richtung der Spindelachse) ausgelegt. Die Aufnahme von Seitenkräften – auch Querkräfte oder Radialkräfte genannt – führt zu unzulässigen Belastungen, massiv erhöhtem Verschleiß und kann sehr schnell zum Ausfall des gesamten Antriebs führen. Ein Spindelhubgetriebe darf daher niemals als Führungselement für die Last missbraucht werden.

Warum sind Seitenkräfte so schädlich?

Wirken Seitenkräfte auf Spindel oder Laufmutter, treten mehrere kritische Effekte gleichzeitig auf:

• Verkippung der Mutter: Die Mutter verkippt im Gehäuse oder auf der Spindel. Die Gewindeflanken tragen nicht mehr vollflächig, sondern nur noch linien- oder punktförmig an den Kanten.
• Erhöhte Flächenpressung: Die Last konzentriert sich auf eine sehr kleine Kontaktfläche. Die lokale Flächenpressung steigt stark an und kann das Material überlasten.
• Unterbrechung des Schmierfilms: Der Schmierfilm wird an den Kanten aufgerissen. Es kommt zu direktem Metall-auf-Metall-Kontakt (Fressen) und zu abrasivem Verschleiß.
• Überlastung der Lagerung: Die Seitenkraft wird in die Lagerung von Spindel und Schneckenrad eingeleitet, die dafür konstruktiv nicht ausgelegt ist. Lager und Gehäusesitze verschleißen oder werden beschädigt.
• Biegung der Spindel: Die Spindel wird durchgebogen, was die Knickgefahr erhöht und zu unrundem Lauf, Vibrationen und zusätzlichem Verschleiß führt.

Das Ergebnis: Stark beschleunigter Verschleiß von Mutter und Spindelgewinde, erhöhte Lagerbelastung und eine drastische Reduzierung der Lebensdauer – oft nur ein Bruchteil der rechnerisch erwarteten Werte.

Die korrekte konstruktive Lösung: Externe Führungen

Um Seitenkräfte sicher von Spindelhubgetrieben fernzuhalten, muss die bewegte Last immer durch ein separates Linearführungssystem geführt werden, das für diese Kräfte ausgelegt ist.

• Typische Lösungen:
  • Profilschienenführungen: Sehr hohe Steifigkeit und Präzision, Aufnahme hoher Kräfte und Momente in alle Richtungen – ideal für anspruchsvolle Maschinenbauanwendungen.
  • Wellenführungen mit Linearkugellagern: Eine wirtschaftliche Lösung für geringe bis mittlere Lasten und mittlere Genauigkeitsanforderungen.
  • Gleitführungen: Robuste Option für schmutzige oder raue Umgebungen, in denen Kugelumlaufsysteme an ihre Grenzen stoßen.

Das Spindelhubgetriebe wird dann so an die geführte Last angebunden (z. B. über ein Gelenk oder eine Schubstange), dass es nur die axiale Schub- oder Zugkraft einleitet. Alle Seitenkräfte und Momente werden von den Führungen aufgenommen.

Diese klare Trennung der Funktionen – Führen auf der einen Seite und Antreiben über das Spindelhubgetriebe auf der anderen – ist das Grundprinzip für langlebige, betriebssichere und berechenbare lineare Bewegungssysteme.