Immer in Bewegung bleiben

Gewindespindeln - Im Elektronik-Zeitalter haben die mechanischen Elemente keine oder eine sehr ungewisse Zukunft. So eine weit verbreitete Meinung. Doch die Automatisierung braucht noch lange Mechanik.

13. September 2006

Es gibt zwei mechanische Bereiche, für die ein Gewinde eingesetzt wird: Befestigung und Bewegung. Wer Gewinde sagt, meint in der Regel die bekannte Befestigungsschraube. Das Bewegungsgewinde, sowohl als Gleit- und Kugelgewinde, ist eine Spezialität nicht nur in der Konstruktion, sondern auch in der Herstellung. Bekannt sind die spanabhebenden Verfahren, also Drehen, Fräsen und Wirbeln. Alle haben jedoch den Nachteil, dass sie den Faserverlauf des Grundmaterials zerstören. Demgegenüber steht das Gewinderollen, das als spanlose Bearbeitung die Materialfasern lediglich umleitet. Das Gewinderollen (auch Gewindewalzen) ist die kalte Formgebung der Mantelflächen runder Teile. Das Gewinde wird erzeugt, indem ein Werkstück unter enormer Krafteinwirkung zwischen zwei sich drehenden Rollwerkzeugen plastisch verformt wird. Das Eindringen der Rollwerkzeuge mit den entsprechenden Gewindeprofilen in die Werkstückoberfläche presst das Material bis in den Grund der Werkzeuge und drückt das Gewinde-Nennmaß regelrecht hoch. Hauptvorteil der Kaltverformung ist die erheb­liche Festigkeitssteigerung. Dazu kommen sehr gute Rauheitswerte auf den Gewindeflanken und im Grundradius sowie eine deutlich verminderte Kerbempfindlichkeit. Auch wird die Längsfaser des Grundmaterials nicht verletzt, sondern nur gebogen und gebündelt. Damit verankert sich der Gewindegang im Kernmaterial.

Vorteil durch runde Formen

Besonders vorteilhaft ist das Gewinderollen bei allen schwer zerspanbaren Metallen und deren Legierungen. Doch im Prinzip eignen sich alle Metalle, die mindestens sechs Prozent Dehnung aufweisen. Das sind hoch­legierte, korrosions- und säurebeständige Stähle, spezielle Aluminiumlegierungen und Messing in Nietqualität. Heute sind selbst große Steigungen und Spindellängen bis zu sechs Metern kein Problem mehr. Dazu kommen die gängigen Normprofile sowie Sonderprofile und mehrgängige Gewinde. Die Kugelgewindetriebe haben längst die Trapezgewindespindeln abgelöst. Sie bestehen aus Spindel und Mutter sowie den tragenden Kugeln. Das Umlenken der Kugeln erfolgt, entgegen den bekannten Einzelgang-Kugelumlenkungen oder den Röhrchen-Rückführungen, in den Kunststoff-Endkappen der Muttern. Durch die vertieften Gänge laufen sie nichttragend und gegenläufig zum anderen Muttern-Ende zurück. Dort werden sie wieder in die tragenden Gewindegänge gelenkt. Der Gewindetrieb schöpft damit die tragenden Gänge in voller Länge aus. Dank dieser Kugelrückführung sind beinahe beliebige Steigungen, auch im weit überquadratischen Bereich möglich, entsprechende Stückzahlen vorausgesetzt. Auch die im schweizer Kanton Aargau ansässige Eichenberger Gewinde AG ist auf Kugelgewindetriebe spezialisiert und bietet derzeit vier innovative Produktlinien an.

Der gerollte Kugelgewindetrieb ›Carry‹ ist dank seiner hohen Präzision oft ein guter Ersatz für geschliffene, und daher teure, Kugelgewindetriebe. Es eignet sich generell für alle Anwendungen, bei denen große Lasten kostengünstig und mit hohem Wirkungsgrad zu bewegen sind. Die gerollte, verschleißfreie Steilgewinde-Kugelspindel ›Carry Speed-Line‹ hingegen besitzt eine extrem hohe Steigung. Sie ermöglicht damit entsprechende Verfahrgeschwindigkeiten. Die Steilgewindespindel ›Speedy‹ - mit Steigungen bis 6 x Durchmesser - erlaubt höchste Verfahrgeschwindigkeiten bei niedrigen Drehzahlen. ›Rondo‹ ist eine weitere Alternative zu Trapezgewindespindeln, dank des deutlich besseren Wirkungsgrads und ruhigeren Laufeigenschaften. Bisher waren viele Bewegungen der Pneumatik vorbehalten. Druckluft aber ist teuer, wartungsintensiv und nicht überall vor­handen. Daher die Tendenz, diese durch Elektromechanik zu ersetzen. Denn Strom ist in der Regel flächendeckend vorhanden. Auch deswegen hat die mechanische Gewindespindel durchaus gute Zukunftsaussichten. Der elektrische Fensterheber im Auto war nur der Anfang, das Fenster im Büro wird folgen. Kurz, die gesamte Automatisierung sichert der Gewindespindel schier unerschöpfliches Potenzial.

Bernhard Trösch

Erschienen in Ausgabe: 06/2006