Kugelgewindetrieb sorgt für einwandfreien Bahnlauf

Der Maschinenbau ist eine zentrale Schlüsselindustrie der deutschen Wirtschaft. Fife-Tidland GmbH in DE-Kelkheim beispielsweise, entwickelte bereits vor über 75 Jahren das erste Bahnlaufregelsystem (z.B. exaktes Positionieren beim Auf- und Abwickeln verschiedenster bahnförmiger Materialien). Stetig höhere Ansprüche an Maschinen der nächsten Generation steigen in gleicher Weise, wie es die Anforderungen an mechanische Antriebselemente tun. Die Maschinenbaubranche benötigt häufig Antriebe, die nicht nur eine spezifische Funktion erfüllen. Nebst Funktionalität, Qualität und Anpassungsfähigkeit liegt der Focus auch bei den Lieferzeiten und der Wettbewerbsfähigkeit. Diese Tatsache lässt den engagierten Erfinder des Bahnlaufregel- und Beobachtungssystems und die in der Schweiz beheimatete Unternehmung Eichenberger Gewinde AG miteinander wachsen. Seit bereits 15 Jahren arbeiten die Firmen projektbezogen zusammen und meistern gemeinsam neue Herausforderungen.

 

Erstaunliche Anpassungsfähigkeit bei Kanten, Linien und Bildern

Wie schwer es ist, Dinge einwandfrei aufzurollen, das merkt man spätestens, wenn einem mal eine Rolle Küchenpapier oder Alufolie herunterfällt. Genau das ist der springende Punkt bei geregelten Bahnlaufsystemen. Welche technischen Lösungen können die Probleme beim „Verlaufen“ der Materialbahn beseitigen und das gewünschte Aufwickelergebnis realisieren?

Fife-Tidland GmbH liefert die Antwort: Empfindlich genau arbeitende Bahnlaufregelungen und Breitenmessungen bieten in jeder Phase der Materialbahnprozesse die Effizienz, die nötig ist, um die Verarbeitungsschritte zu verbessern. Ausfallzeiten werden vermieden und eine gleichbleibende Qualität wird garantiert.
Beim Bestreben, ein dynamisches Gleichgewicht zu erreichen, tendiert ein Band in der Regel dazu, sich rechtwinklig zu einer Leitwalze auszurichten. Verschiedene Faktoren wie Festigkeit, Spannungsverteilung und Massenträgheit kommen dabei zum Tragen. Diese Faktoren gilt es zu kontrollieren. Vom dünnsten Kunststofffilm bis zum dicksten Stahlband, von sehr schmalen Bahnen bis hin zu breitesten Rollen liefert Fife-Tidland GmbH das volle Spektrum an fortschrittlichen Bahnlaufregelsystemen und Produkten für jede Applikation. Zusätzlich unterstützt den Bediener ein einfach zu handhabendes Bahnbeobachtungssystem.

 

Wie’s funktioniert

Die Prozessoren bilden das Herzstück des elektronischen Regelsystems. Diese Prozessoreinheiten sorgen, in Kombination mit höchstpräzisen, vielfältigen Sensoren (Kantenregelung, Linien- bzw. Druckbildregelung oder Mittenregelung) und spielfreien Antrieben, für ein extrem genaues Regelsystem mit hoher Dynamik an der laufenden Bahn. Unterschiedlichste Drehrahmenstysteme bieten die Möglichkeit genauster Korrekturen, indem die Bahn beim Durchlaufen der Regelungsstrecke winkelversetzt geführt wird. Die Drehbewegung des Rahmens verlagert die Materialbahn auf die benötigte Position im Prozess. Die Arbeitsschritte beim Einrichten, bei Notabschaltungen oder bei der Umrüstung auf andere Breiten sind leicht zu managen und die Systeme lassen sich auf kleinstem Raum einsetzen.

 

Kunden Zufriedenheit durch optimale Kommunikation

Eichenberger Gewinde AG hat sich zum Ziel gesetzt, die Partner bei der erfolgreichen Realisierung ihrer innovativen Ideen zu unterstützen. Anpassungsfähigkeit von mechanisch-dynamischen Funktionselementen, Energieeffizienz und Wirtschaftlichkeit entscheiden heute über die Zukunft von Projekten in der Antriebstechnik, dessen ist sich der Gewinderoller bewusst. Dabei spielen die enge Tuchfühlung und der bedarfsorientierte Dialog mit dem Kunden eine grosse Rolle.

Der Entwickler und Hersteller für Bahnlaufregelungen hat die Vorteile des kaltgerollten Kugelgewindetriebs (KGT) aus CH-Burg vor langer Zeit erkannt. Er setzt komplett auf Eichenbergers Flexibilität und Knowhow und ist ein wiederkehrender Kunde. Fife und Tidland Produkte werden weltweit über Maxcess International, Inc. verkauft. In den verschiedenen Systemen werden rund 10 unterschiedliche und jeweils perfekt angepasste Kugelgewindetrieb-Typen eingesetzt. Dabei handelt es sich um kundenspezifische Spezial-KGT’s oder um die Typenreihen FGR, ZYI in den Dimensionen von Ø 8 mm, Steigung 1 mm (8 x 1) bis Ø 32 mm, Steigung 5 mm (32 x 5). Bei teilweise engsten Platzverhältnissen bewerkstelligen die kaltgerollten KGT’s die akkurate Bewegung.

eichenberger_einwandfrei_0004_37 a z.B. für Bahnlaufregels. FGRKugelgewindetrieb Carry Typ FGR

 

Kleine Funktion mit grosser Wirkung

Eine Spindel wird direkt über einen Motor, ein Getriebe und Riementriebe angesteuert. So können Drehbewegungen in geradlinige Bewegungen umgewandelt werden. Im Fall der Bahnlaufregelsysteme setzt der Kugelgewindetrieb die Korrekturbewegung des sensorgesteuerten Aktuators in Gang. Entsprechend ist in einem einzigen Produkt Schubkraft, Geschwindigkeit, Hub und Präzision integriert und die Optimierung der Materialbahn Position kann (mit Hilfe von Drehrahmen- oder anderen Systemen) perfekt geregelt werden. Die Vorteile der KGT’s liegen unter anderem im hohen Wirkungsgrad von über η 0.9 und bei der dadurch entstehenden Energiesparsamkeit. Durch die Kraftübertragung mit Kugeln kann die nötige Antriebsleistung um etwa zwei Drittel reduziert werden.

eichenberger_einwandfrei_0003_34 Bahnlaufregls. Fife 500 copyDie Abbildung zeigt ein Beispiel eines Bahnlauf- regelsystems. Der Fife-Symat 25 wird parallel zu den Walzen der Kundenanlage ausgerichtet. Die Senso- ren überwachen die Bahnlage. Verlässt die Material- bahn die Sollposition, erzeugen die Sensoren ein Signal. Der Signalprozessor erfasst dieses Signal FIFE-500 Bahnlaufregelungssystem und steuert die Antriebseinheit an, die den Dreh- rahmen solange neu ausrichtet, bis die Bahnlage korrigiert ist. Die Drehbewegung erfolgt dabei um eine Achse, die sich senkrecht zum Montagerahmen am äusseren Rand der Einlaufwalze befindet.

 

Flexibilität kommt nicht von ungefähr

Die partnerschaftliche Zusammenarbeit führte dazu, dass Eichenberger heute die gesamte Produktepalette Fife-Tidland / Maxcess mit speziellen Kugelgewindetrieben von Durchmesser 8 bis 32 mm ausrüstet. Die Konsequenz aus Fachwissen, das seit über sechs Jahrzehnten angereichert wurde und dem Fakt, dass Entwicklung, Produktion und Qualitätssicherung aus einer Hand kommen, macht diese überdurchschnittliche Beweglichkeit aus. Dies wiederum beschleunigt auch die Herstellung von Prototypen, die innert kürzester Zeit lieferbar sind. Selbst Rollwerkzeuge können „in house“ gefertigt werden. Dank dieser Faktoren und einem fortschrittlichen Maschinenpark, lässt sich auch an teurem Standort flexibel und wettbewerbsfähig produzieren. Der Gewindespezialist vermag massgeschneiderte Lösungen zu liefern, die optimale Funktionalität und maximale Energieeffizienz bringen und zusätzlich wirtschaftlich sind.

eichenberger_einwandfrei_0002_35 Bahnlaufregls. Fife GMA-3Elektromechanischer Antrieb Fife GMA-3

 

Technische Errungenschaften – das Rezept für den idealen Kugelgewindetrieb

Kaltumformen

Ein 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. Weiter ergibt diese Kaltverformung sehr gute Rauheitswerte (um Rz 1.0) auf den Gewindeflanken und im Grundradius, woraus eine deutlich verminderte Kerbempfindlichkeit resultiert. Kaltgerollte und geschliffene Gewindespindeln unterscheiden sich in vielerlei Hinsicht. Der Preis spielt eine massgebende Rolle.

eichenberger_einwandfrei_0000_Carry 4x1_Bt_Bild 1 RollenFertigungs-Kernkompetenz Gewinderollen

 

Härten

Während sich ein reiner Härtereibetrieb ausschliesslich dem Härten von Stahl widmet, strebt der Gewindespezialist danach, die bestmögliche Kombination von Härte und Präzision zu erreichen. Eine nicht zu unterschätzende Herausforderung stellt die Dimensionen-Vielfalt dar. Es geht insbesondere darum, die jeweilige ideale Toleranzhaltung der Härte zu eruieren, um das Optimum an Genauigkeit zu erreichen. Je geringer die Abmessungen, umso mehr Fachwissen und Gespür sind beim Härten erforderlich. Eichenberger hat sich auf das Härten kleiner Durchmesser spezialisiert. Da dieses Verfahren einen Teilschritt im Gesamtproduktionsprozess darstellt, kann die Induktionshärtung perfekt im Hause abgestimmt werden. Ein Beispiel sei genannt: Der Kugelgewindetrieb 6 x 1 mm muss im Bereich des Kugelkontaktes eine Härte von 700 – 800 HV aufweisen. Es ist erforderlich, dass der Kerndurchmesser von 5.0 mm (Gewindegrund) ebenfalls hart ist. Zusätzlich muss sichergestellt werden, dass der Kern der Spindel weich bleibt, nur so ist die notwendige Elastizität und Belastbarkeit der Spindel gewährleistet.

eichenberger_kugelgewindetriebe_0000Induktionshärten

eichenberger_einwandfrei_0001_36 Bahnlaufregls. Fife symat 25

 

Dienstleister in der Entwicklung

Gewindeformen, die sich ausserhalb der Norm befinden, neue Dimensionen oder exotische Materialien, stellen für Eichenberger die gesuchten Herausforderungen dar. Ein Kugelgewindetrieb ist eigentlich ein einfaches Bewegungselement, verfügt es jedoch über hervorragende Charaktereigenschaften wie Dimensionsvielfalt, hohe Belastbarkeit, effizienter Wirkungsgrad, ausgezeichnete Präzisionswerte und Lebensdauer, erschliesst es damit ein überaus breites Einsatzgebiet. Die Anwendungsfelder der kaltgerollten KGT’s von Eichenberger erstrecken sich von der Medizin-, Elektro- und Fahrzeugtechnik, über die Textil- und Haushaltgeräte-Industrie bis hin zur Automatisierung und dem allgemeinen Maschinenbau.

  • «Carry»: Kugelgewindetrieb für Anwendungen, wo grosse Lasten bei geringem Energieverbrauch zu bewegen sind. Je nach Ausführung sind besonders hohe Verfahrgeschwindigkeiten möglich.
  • «Easy»: Die hartanodisierte Leichtgewindespindel aus Aluminium mit einem Wirkungsgrad über 0.8, für höhere Lasten als bei normalen Gleitspindeln. Das Spezial-Profil verhindert ein Verklemmen der Mutter.
  • «Speedy»: Die Steilgewindespindel setzt – mit hoher Verfahrgeschwindigkeit – Linear- in Drehbewegungen um.
    Neu: zum Teil in Aluminium erhältlich.
  • «Rondo»:Die Rundgewindespindel mit sehr ruhigen Laufeigenschaften.
    Neu: zum Teil in Aluminium erhältlich.

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