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Fachartikel vom 09/29/2015

Eichenberger Gewinde

Höchstleistung für Medizintechnik und Fahrzeugbau

Mechanische Antriebskomponenten müssen laufend neuen und ehrgeizigeren Anforderungen in den jeweiligen Anwendungsfeldern Stand halten können. Eichenberger hat sich vornehmlich dem Rollen – also Kaltverformen – von Gewinden und der Fertigung von Kugel- und Gleitgewindetrieben verschrieben.

Bild: Eichenberger Gewinde
Gewinderollen, eindringen der Rollwerkzeug-Profile in die Werkstück-Oberfläche (Bild: Eichenberger Gewinde)

Von Ursula Schädeli


Kugelgewindetriebe im Medizin- und Pflegebereich


Eine große Verbreitung finden die kaltgewalzten, robusten Kugelgewindetriebe (KGT) Typ Carry von Eichenberger im Pflege- und Medizinbereich. Krankenhausbetten sollen den Patienten das Liegen in der richtigen Position ermöglichen und müssen dementsprechend einfach und schnell verstellbar sein. Auch Analyse-, Dosier- und Operationsgeräte funktionieren mit Carry-Gewindetrieben in der geforderten Laufruhe und meist auf engstem Raum.

Gewindeformen, die an die äußeren Platzverhältnisse angepasst sind, sich also nicht in der Norm befinden, stellen dabei Herausforderungen für den Gewindespezialisten dar. Im Bereich der Entnahme von Gewebe (Biopsie) für Laboruntersuchungen bewältigen die filigranen Gewindespindeln Carry (Durchmesser 4 mm, Steigung 1 mm) höchste Qualitätsansprüche.

Bei vielen Therapiegeräten unterstützen die gerollten KGT’s, ob im Kleinen in einem Dialysegerät oder etwas massiver in motorisch angetriebenen Physiotherapiegeräten, den Heilungsprozess von Patienten. Operationstische für die Bestrahlungstherapie müssen beispielsweise besondere Bedürfnisse abdecken. Die Forderungen nach Belastbarkeit, Präzision und Anpassungsfähigkeit sind verknüpft mit dem Anspruch auf Zuverlässigkeit, einem geräuscharmen Lauf und wenn nötig Reinraumtauglichkeit. Durch die Eigenschaften des Kugelgewindetriebs Carry ist Bewegungsflexibilität und Positioniergenauigkeit des Tisches über alle Achsen (X,Y und Z) möglich. Die Tragflächen können somit vor der Bestrahlung akkurat ausgerichtet werden, dann lassen sich die Liegesegmente vorsichtig ausfahren und nochmals nivellieren.


Unterstützung im Fahrzeugbau


Prägnante Anforderungen an die Kräfte, an Genauigkeit, Sicherheit und Lebensdauer sind zum Beispiel die entscheidenden Prinzipien der neuen Generation der Schaltsysteme bei LKW’s. Mit der kaltumgeformten Kugelgewindespindel aus Stahl, Durchmesser 12 mm, Steigung 3 mm, kann die neuartige Kupplung bereits bei niedrigen Motordrehzahlen vollständig einrücken. Die Motordrehzahl für das saubere Anfahren wird optimiert. Die Geschwindigkeit der miteinander in Reibkontakt stehenden Mechanismen weicht nicht ab. So werden die Kupplung und andere Antriebsstrang-Komponenten wirksam vor mechanischer Überbeanspruchung geschützt.

Je näher man an eine perfekt ausgeführte Schaltung herankommt, umso eher ist eine Verschleißminderung möglich. Dies hat wiederum eine Erhöhung der Lebensdauer und Treibstoffeinsparungen zur Folge. Eichenberger gelang es, das maßgebliche Konstruktionselement für die zukunftsweisende, automatische Version der Kupplung zu entwickeln und von der Einzelanfertigung bis zum Serienlauf zu bringen.

Nur wenn Spindeln, Muttern, Kugeln und Schmierung perfekt zusammenspielen, kann höchsten Ansprüchen Rechnung getragen werden. Dieser abgestimmte Kupplungsvorgang verlangt das Äußerste in Bezug auf die Dynamik: In 0,02 Sekunden wird eine Belastung von 3500 N gefordert. Eine Lebensdauerschmierung ist darüber hinaus bei siebenstelligen Lastwechseln bei rund 4000 Umdrehungen anspruchsvoll und heikel zu gewährleisten.


Kaltumformung bringt Vorteile


Zwischen einer gerollten und einer geschliffenen Gewindespindel liegen Welten in vielerlei Hinsicht. Der Preis spielt eine maßgebende Rolle. Unter Gewinderollen (auch Gewindewalzen genannt) versteht man die kalte Formgebung der Mantelflächen runder Teile. Das Gewinde wird erzeugt, indem ein Werkstück unter enormer Krafteinwirkung zwischen zwei sich drehenden Rollwerkzeugen verformt wird. Durch das Eindringen der Rollwerkzeug-Profile in die Werkstückoberfläche wird das Material in kaltem Zustand bis in den Grund der Gewinderollwerkzeuge gedrückt und auf das Nennmaß aufgerollt.

Die üblichen Herstellungsverfahren für Gewinde sind spanabhebend. Also Fräsen, Drehen oder Wirbeln. Alle haben jedoch den Nachteil, dass sie den Faserverlauf – an dem sich unter der Einsatzbelastung der Kraftverlauf orientiert – unterbrechen. Demgegenüber steht das Gewinderollen, das als spanlose Bearbeitung die Längsfasern nicht zerschneidet, sondern lediglich umleitet. Zugleich verfestigt sich die Oberfläche, was für eine lange Lebensdauer ausschlaggebend ist (je nach Material sind 30 bis 50 Prozent). Weiter ergibt diese Kaltverformung sehr gute Rauheitswerte (um Rz 1.0) auf den Gewindeflanken und im Grundradius, woraus eine deutlich verminderte Kerbempfindlichkeit resultiert. Ein beeindruckender Wirkungsgrad (über 90 Prozent) gewährleistet eine geringe Antriebsleistung. (as)

Eichenberger Gewinde auf der Motek: Halle 6, Stand 6330

www.gewinde.ch

Bild: Eichenberger Gewinde
Verschiedene Mini-Kugelgewindetriebe (Bild: Eichenberger Gewinde)