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Konstruktionselemente Geschichte einer Gewindetechnologie

| Autor / Redakteur: Ursula Schädeli, Eichenberger Gewinde AG / Luca Meister

Das Original der steilen Gleitgewindespindel findet ihren Ursprung in den späten 80er-Jahren in Burg (AG). Vor einem Vierteljahrhundert entstand sie, die gewalzte Steilgewindespindel «Speedy», mit einem Durchmesser von 10 Millimeter und einer Steigung von 50 Millimeter.

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Gewinderollen im Durchlaufverfahren.
Gewinderollen im Durchlaufverfahren.
(Bild: Eichenberger)

Wir leben in der effizientesten Gesellschaft, die es je gegeben hat. Der Mensch setzt technologisch basierte Annehmlichkeiten voraus. Das wird auch in Zukunft so bleiben.

Bei Antriebssystemen achten Anwender heute vermehrt auf wirtschaftliche, energiesparende Gesamtlösungen mit niedrigen Betriebskosten und die Maschinenhersteller erwarten einen Technikvorsprung, der ihre Position im Wettbewerb stärkt. Deshalb nehmen die Anforderungen an automatisierte Bewegungsabläufe ungebremst zu. Diese Notwendigkeit zur Lösung praktischer Aufgaben belebt und fordert die Mechanik.

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Die Eichenberger Gewinde AG hat sich vornehmlich der Gewindetechnik verschrieben und rollt seit fünf Jahrzehnten kundenspezifische, höchst präzise und ausgeklügelte Bewegungsspindeln. Über die Jahre hat der Gewindespezialist eigene Prozesse erarbeitet. Mit grossem Erfahrungsschatz und viel technischem Know-how unterstützt das Unternehmen seine Partner auf dem Weg zu ihren Innovationen. Moderne Antriebssysteme verbinden Mechanik, Elektrotechnik und Informatik. Dass die Anpassungsfähigkeit von mechanisch-dynamischen Funktionselementen erheblich zum Erfolg von Projekten in der Antriebstechnik beiträgt, dessen ist sich der Gewindespezialist aus Burg (AG) bewusst. Das darin liegende Potenzial schöpft er seit geraumer Zeit in der Rolle als Vorreiter aus.

Die Reise begann Ende der 80er-Jahre

Die Erfolgsgeschichte des europaweit «ersten kaltverformten Steilgewinde-Gleittriebes» mit dem gewaltigen Steigungsverhältnis von 10 mal 50 Millimeter begann also Ende der 80er Jahre. Eine Industriegesellschaft suchte eine sehr genaue und zuverlässige Antriebslösung für ein neuartiges Messsystem. Das Zentrum dieser hochmodernen Prüfanlage bildete der servo-hydraulische Linearverstärker. Die darin integrierte Automatisierungsfunktion bzw. die Positionier- oder Vorschubaufgaben sollte ein gefräster, exakt arbeitender Gewindegleittrieb managen. Die Fertigung war aber extrem teuer. Aus diesem Grund suchte der Kunde nach einer höchst genauen und zuverlässigen Gleitgewindespindel, die im kostengünstigen Gewinderollverfahren hergestellt werden konnte.

Beim Gewinderollen werden die Längsfasern des Materials, anders als beim Fräsen oder Drehen, nicht zerschnitten, sondern umgelenkt. Es entsteht eine komprimierte, glatt rollierte, äusserst belastbare Oberfläche. Die Unternehmung klopfte bei Eichenberger an – und es stellte sich heraus, dass ihre Dimensionsansprüche hochkarätig angesetzt waren: Durchmesser 10 Millimeter mit fünffacher Steigung. Kaltumgeformte Gleitspindeln selber waren ja seit vielen Jahren bekannt, solch hohe gerollte Steigungen jedoch galten damals als revolutionär.

Die Werkzeugbeschaffung zeigte sich damals sehr limitiert und es existierten noch keine CNC-gesteuerten Maschinen, die unseren Anforderungen gerecht werden konnten. Und so galt es also, gleich zwei Herausforderungen zu meistern. Zum einen das Gewinderollwerkzeug für die steile Spindel herzustellen, zum anderen das passende Werkzeug für die Mutter zu konzipieren.

Wer hat's erfunden?

Im Verlauf der Jahre haben die Entwickler bei Eichenberger intensiv an der Technologie der Kaltumformung gefeilt. Ein riesiges Know-how entstammte daraus und es entstanden verschiedene Spindeltypen in unterschiedlichsten Dimensionen, Steigungen und v. a. Gewindeprofilformen. Symmetrische als auch asymmetrische Gewindeformen wurden entwickelt. Immer wieder tüftelten die Konstrukteure an den Gewindeflankenwinkeln. Seit damals wurden unzählige Kundenlösungen mit zwischen 8- und 120-Grad-Flankenwinkel gerollt. Die Form der Spindelkernpartie rückte immer wieder ins Zentrum. Als Resultat sind Gewindegrundprofile mit Dachform, verschiedene Radien am Gewindekerndurchmesser, Radienverschmelzungen usw. ein Leichtes für den Gewindespezialisten aus Burg.

Bei einem äusserst effizienten Wirkungsgrad charakterisieren Geschwindigkeit und Präzision die Steilgewindespindel 10 mal 50 Millimeter. Zu Recht wurde sie auf den Namen «Speedy» getauft. Deren aussergewöhnliche Eigenschaften sind u. a. auch auf die perfekte Kombination der gerollten Spindel mit der Kunststoffmutter zurückzuführen. Es existieren mehr als eine Handvoll hervorragender Kunststoff-Lieferanten, die technische Kunststoff-Spezialitäten anbieten. Der Gewinderoller pflegt den Kontakt zu ihnen und ist unabhängig, da er an kein bestimmtes Rohmaterial gebunden ist. Entsprechend kann für die geforderte Anwendung vom Sortiment her der richtige Kunststoff ausgewählt und dem Kunden empfohlen werden.

Hauchdünne, minimale Initialschmierung ergibt 15-fache Lebensdauer

Überall, wo eine Drehbewegung in eine rasante Längsbewegung umgesetzt werden muss, sind die steilen Gleitgewindetriebe im Einsatz. Hohe Abriebfestigkeit, ein niedriger Reibungskoeffizient und obendrein absolute Wartungsfreiheit zeichnen Speedy aus. Dem Kundenwunsch entsprechend ist ein fettfreier Lauf möglich. Der unbedingte Trockenlauf wird oft von Anfang an gefordert. Während des Entwicklungsprozesses massgeschneiderter Spindellösungen zeigt sich jedoch immer, dass gerade in diesem Punkt die Lebensspanne massiv gesteigert werden kann. Mit einer absolut sorgfältigen, minimalen Initialschmierung, ohne Nachschmierung, wurden 15-fache Lebensdauerwerte gegenüber dem Trockenlauf erreicht.

Zündende Ideen werden fortlaufend umgesetzt

Wenn Entwicklung, Fertigung und Qualitätssicherung aus einer Hand kommen, ist die Beweglichkeit in Bezug auf die Prototypen-Erstellung, inklusive Gewinderollwerkzeuge und Endenbearbeitung, innert kürzester Frist möglich. Dank dieser Faktoren lässt sich auch an teurem Standort flexibel und wettbewerbsfähig produzieren. Eichenberger hat die Steilgewindespindel optimiert und industrialisiert. Der Gewinderoller lotet die Grenzen aus und wagt sich mit Leidenschaft und Gespür an neue Profilformen, exotische Materialien und Dimensionen. Auf Anfrage werden heute aussergewöhnliche Kundenlösungen erarbeitet. Die bisher extremste Baugrösse: Eine Steilgewindespindel mit Durchmesser 8 Millimeter und einer Steigung von 600 Millimeter. -mei- SMM

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