Eine Publikation der Swissprofessionalmedia AG
Ausgabe 09/2017, 14.09.2017

Wenn die Kugel perfekt rollt

Bei der Eichenberger Gewinde AG hat man einen neuen kaltgerollten Kugelgewindetrieb entwickelt. Dank des ausgeklügelten Systems für die Kugelrückführung setzt er neue Massstäbe.

In der Automatisierung haben sich im Linearbereich heute die gerollten Gewindetriebe etabliert. Die Eichenberger Gewinde AG aus Burg ist nach eigenen Angaben der einzige Hersteller von gerollten Kugelgewindetrieben in der Schweiz. Das Unternehmen bedient mit seinen Produkten ein Branchenspektrum, das von der Medizin-, Elektro- und Fahrzeugtechnik über die Textilindustrie bis hin zur Automatisierung und dem Maschinenbau reicht.

Für Eichenberger sind exotische Materialien und Dimensionen oder Gewindeformen, die sich ausserhalb der Norm befinden, die Herausforderungen. Die Lösungen für die Kundenanliegen werden im beratenden, lösungsorientierten Dialog gefunden. Die wettbewerbsfähige Innovation der Partner und die damit verknüpften, inspirierenden Gespräche sind die Triebkraft für Neuentwicklungen, heisst es beim Hersteller, und man betont, dass heute Technikvorsprung und höhere Leistungsdichte vorausgesetzt wird, bei tendenziell reduzierten Investitionskosten. Dieses Szenario gilt auch für die Entwicklung des Kugelgewindetriebs Typ «F».

Der neue Carry- Kugelgewindetrieb Typ F

Bei Kugelgewindetrieben (KGT) erfolgt die Lastübertragung von der Spindel auf die Mutter durch Kugeln. Die Mutter ist mit einem Rückführungssystem ausgestattet, das die Kugeln wieder zur Ausgangsposition zurückbringt. Den Konstrukteuren von Eichenberger gelang es nun, ein neuartiges, effizientes Fertigungsverfahren zu entwickeln, das die Herstellung einer speziellen KGT-Mutter mit einem ausgeklügelten Umlenksystem in einem Arbeitsgang zulässt. Basis dieses neuen Kugelgewindetriebs ist die Kugelumlaufspindel «Carry».

Im neuen Kugelgewindetrieb Typ F verlassen die Kugeln im Rückführsystem den Gewindekanal in der Mutter, werden dabei durch eine raffinierte, präzise Aussparung in der Kappe aufgefangen, direkt umgelenkt und durch den Mutternkörper zurückgeführt. In der Endkappe erfolgt wieder die Umlenkung in den Gewindegang, wo die Kugel sich einreiht, um die ihr zugedachte Aufgabe der Lastübertragung bei geringer Rollreibung zu erfüllen.

Dabei müssen die Kugeln beim Übergang von der Mutter in den Umlenkkanal geschmeidig und geräuschlos rollen. Dies gewährleistet auch das im Typ F integrierte neue Kugelumlenkelement aus Hochleistungskunststoff, das laut Eichenberger in Dauertests bei Höchstgeschwindigkeit und maximaler Belastung bereits mit hervorragender Performance überzeugt hat.

Die Kernkompetenzen des Unternehmens liegen beim Gewinderollen und Härten. Die durch die Kaltumformung entstehende Festigkeitssteigerung hat bei der Herstellung von Kugelgewindetrieben nicht die gleich grosse Bedeutung wie bei den Gleitgewindetrieben. Viel entscheidender ist hier die Kontinuität des Kugelgewindeprofils, das durch das Vollprofil der äusserst stabilen Gewinderollwerkzeuge auf die Spindel übertragen wird. Ebenso wichtig ist die extrem fein verdichtete Oberfläche im Profil. Diese Feinheit (Rauheitswerte Rz von 1,0) bietet wenig Angriffsfläche für Verschmutzung und sorgt zusätzlich für ein geräuscharmes Abrollen der Kugeln.

Durch die glattrollierte Oberfläche und die Rollbewegung der Kugeln wird die Reibung reduziert und damit der Wirkungsgrad deutlich erhöht. Während der mechanische Wirkungsgrad beim herkömmlichen Trapezgewindetrieb nämlich in der Regel nicht über 0,4 liegt, beträgt er beim KGT über 0,9. Dies erlaubt ein geringres Antriebsdrehmoment bei geringer Eigenerwärmung. Die so verringerte erforderliche Antriebsleistung reduziert damit die Betriebskosten.

Gehärtet werden die Spindeln bei Eichenberger selbst mittels Induktionshärtung. Denn während sich ein Härtereibetrieb ausschliesslich dem Härten von Stahl widmet, strebt der Gewindespezialist danach, die bestmögliche Kombination von Härte und Präzision zu erhalten. Dies ist entscheidend für die hohe Steigungsgenauigkeit des Kugelgewindetriebes.

Tendenziell kleinere Spindeln

Vor allem bei kleinen Dimensionen wird dies zu einer Herausforderung, denn je geringer der Durchmesser, umso mehr Kompetenz und Gespür sind bei der Härtung erforderlich. Die hohen Präzisionswerte der Spindeln von Eichenberger waren bisher nur mit geschliffenen Spindeln zu erreichen. Laut Eichenberger sind heute tendenziell kleinere Spindeln gefordert, und dies bei immer grösseren Steigungen, was zu Spindeln mit «quadratischen» Geometrien (Steigung entspricht dem Spindeldurchmesser) und sogar «überquadratischen» Geometrien führt.

Spindeln mit Muttern mit dem neuen Umlenksystem sind im Durchmesser 6 bis 40 mm und in Steigungen von 2 bis 40 mm erhältlich. (msc)

Eichenberger Gewinde AG
5736 Burg, Tel. 062 765 10 10
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Motek Halle 6 Stand 6328