Unsere Lebensräume und die der Ameisen, was hat das mit Kugelgewindetrieben zu tun?

Die Notwendigkeit zur Lösung praktischer und laufend anspruchsvollerer Aufgaben lässt die Mechanik, trotz jahrtausendealter Traditionen, stets als lebendige Wissenschaft erscheinen. Die Entwicklung in der Mechanik wird also nie abgeschlossen sein. Eichenberger Gewinde AG bietet viel Know-how und Potential, wenn es um die Konstruktion spezifisch eingebundener Antriebskomponenten geht. So bedient der Gewindespezialist – übrigens der einzige Hersteller gerollter Kugelgewindetriebe in der Schweiz – ein breites Branchenspektrum, das von der Medizin-, Elektro- und Fahrzeugtechnik, über die Textil- und Haushaltgeräte-Industrie bis hin zur Automatisierung und dem allgemeinen Maschinenbau reicht.



Das Wohnsystem der Ameisen

Führt man sich den Lebensraum einer Waldameise vor Augen, sieht man Nestkuppen aus Tannennadeln, Holzstückchen und Kieselsteinchen vor sich. Als Witterungsschutz dient eine Harzschicht. An der Oberfläche kann man Öffnungen beobachten, die als Ein- und Ausgänge dienen und eine Klimafunktion übernehmen. Bei heissem Wetter werden diese stark erweitert, um das Nest zu durchlüften, bei Regen werden sie verschlossen. Die oberste nass gewordene Schicht des Nestes wird nach dem Niederschlag von den cleveren Ameisen umgegraben, so dass das Nasse im Innern ist und das Trockene erneut aussen den Regen abweisen kann. Dasselbe passiert auch im Winter bei Frost und Schnee. Eine besondere Ameisenart, hat sogar eine spezielle Taktik zur Verriegelung der Eingänge entwickelt. Wenn es regnet, verstopfen sie die Eingangslöcher mit ihren Köpfen.


Wohnraum, in dem wir uns wohl fühlen

Wir Menschen gestalten unsere Wohn- oder Arbeitsräume erstaunlich ähnlich, damit sie für uns angenehm sind. Im Mittelpunkt stehen Sicherheit, Komfort, Gesundheit, Energieeffizienz und Ästhetik. Luft, Licht, Temperatur und Lärm beeinflussen unser körperliches Wohlbefinden massgeblich. Den steigenden Anforderungen entsprechend, wird die Gebäudetechnik konsequent weiterentwickelt. Ob in einem Neubau oder im Rahmen einer Modernisierung, die Königsklasse der Fenster soll beispielsweise multifunktional sein und vollautomatisch und dynamisch auf wechselnde Umweltbedingungen reagieren. Zu einem guten Raumklima gehört hochwertige und ausreichende Frischluftzufuhr und wenn sich der Mensch daheim oder am Arbeitsort zusätzlich noch einbruchsicher fühlt, ist ihm besonders wohl.

Anpassungsfähigkeit

Das Zauberwort in der Erfolgsgeschichte der bewundernswerten Ameisen heißt Anpassung. Ameisen haben praktisch alle Lebensräume der Welt erobert. Die ersten ihrer Art sollen schon zu Lebzeiten der Dinosaurier über die Erde spaziert sein. Die Liste ihrer Fähigkeiten ist ausserordentlich lang und ausgeprägt. Dazu kommt, dass die Forscher beinahe monatlich neue Eigenschaften dieser fleissigen, überaus kräftigen Tierchen herausfinden.

Um tatsächliche Anpassungsfähigkeit geht es auch bei den kaltverformten Kugelgewindetrieben von Eichenberger. Die Ähnlichkeit zwischen dem tüchtigen Ameisenvolk und den starken Kugelgewindespindeln, die sich ebenfalls durch ihre gewaltigen Grössen-Leistungsverhältnisse sowie durch Robustheit, Effizienz und Präzision einen Namen gemacht haben, ist verblüffend. Nicht nur, was die Qualität dieser Bewegungsspindeln betrifft, sondern auch in Sachen «Anwendung» bieten sie für fast alle Anforderungen eine elegante und wirkungsvolle Lösung. Bei Eichenberger liegt der Fokus stets beim bedarfsorientierten, konstruktiven Austausch mit dem Kunden. Die Kunst besteht darin, für den Kunden eine ideale Lösung zu finden, die selbstverständlich auf der anderen Seite auch eine optimale Produktion sicherstellt.

Gewindeformen, die sich ausserhalb der Norm befinden, sind die gesuchten Herausforderungen. Eichenberger lotet immer wieder Grenzen aus und wagt sich mit Leidenschaft an neue Profilformen, exotische Materialien und Dimensionen. Eine solch hohe Flexibilität und Anpassungsfähigkeit funktioniert nur, wenn grosser Erfahrungsschatz vorhanden ist, der mit einem tiefen Qualitätsbewusstsein der Mitarbeiter und mit einem entsprechend modernen Maschinenpark gekoppelt wird.

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Kugelgewindetrieb Carry Typ ZYI




Forderung Dynamik auf kleinem Bauraum

Ein führender Hersteller recherchierte nach einer geeigneten Antriebskomponente für seine Neuentwicklung, eine vollautomatisch gesteuerte Fenster-Verriegelung. Ein massgeschneidertes Bewegungselement sollte, verdeckt liegend, in einen kleinen Fensterbeschlag für ein Kipplüftungssystem eingebaut werden. Gesucht war ein flexibler Entwicklungspartner mit viel Erfahrung, denn es galt, einige Hindernisse zu überwinden. Vor allem präsentierten sich die kinematischen Verhältnisse als Herausforderung, denn die Platzverhältnisse waren sehr begrenzt. Belastung, Feuchtigkeit bzw. Kondenswasser und die Lebensdauer spielten die wichtigste Rollen im Pflichtenheft. Ferner sollte die Antriebslösung zusätzlich einen Mitnehmer zur Anbindung weiterer Konstruktionselemente mit sich führen und den übrigen Qualitätsanforderungen wie Schnelligkeit und Genauigkeit entsprechen.


Herausforderung angenommen

Für Eichenberger war klar, dass nur ein Kugelgewindetrieb aufgrund des hohen Wirkungsgrades η von über 0.9 und der damit verbundenen Energieeffizienz dieser Aufgabe gewachsen sein würde. Die Konstrukteure entschieden, einen korrosionsbeständigen Kugelgewindetrieb vom Typ Carry mit dem geringen Durchmesser von 8 mm und einer Steigung von 1,5 mm als Grundelement einzusetzen. Mit der integrierten Kugelumlenkung in der Mutter lassen sich kleinste Dimensionsvorgaben bewältigen, wie es bei diesem Fensterbeschlagsteil der Fall ist. Die Entwickler definierten die Aussengeometrie der Mutter komplett neu und montierten das vom Hersteller angelieferte Mitnehmer-Teil darauf. Das Innenleben der Mutter konnte den Anforderungen entsprechend unverändert bleiben, was einen entscheidenden Preisvorteil ergab. Zusätzlich wurde eine Konstruktion für die Verdrehsicherung eingebaut.

Was sich so einfach anhört, ist nur möglich, wenn das Team sehr eng zusammenarbeitet. Das trifft bei Eichenberger zu. Entwicklung, Produktion und Qualitätssicherung arbeiten Hand in Hand. Die Rollwerkzeuge können auch „inhouse“ gefertigt werden, somit ist die Realisierung von Prototypen innert kürzester Zeit möglich. Dank dieser Faktoren lässt sich auch an einem teuren Standort wie der Schweiz flexibel und wettbewerbsfähig produzieren.

Kugelgewindetrieb Carry,
gerollt und gehärtet, das ideal angepasste Funktionselement

Heute leistet das hochmoderne Fenstersystem perfekte Arbeit. Es lüftet selbstständig, bei grellem Licht wird verdunkelt und es reagiert genauso automatisch auf Regen und Wind. Zusätzlich wird gemeldet, wenn Einbrecher am Werk sind oder ein Fenster ungewollt offen steht. Das „mitdenkende“ Fenster kann also mit anderen Haus-Technologien interagieren. Der kleine, im Beschlag integrierte und massgeschneiderte Mini-Kugelgewindetrieb managt die Schliessung, Verriegelung, Entriegelung und das Kippen zuverlässig und präzise.

Wie kommt es, dass der Kugelgewindetrieb-Winzling Carry mit 8 x 1,5 mm Länge derart belastungsfähig und zusätzlich noch genau sein kann und dass die Lebensdauer und Verlässlichkeit dermassen überzeugen?

Die Kernkompetenzen der Eichenberger Gewinde AG liegen beim Gewinderollen und Härten. Unter Gewinderollen 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 wie Fräsen, Drehen oder Wirbeln sind spanabhebend.

Diese haben den Nachteil, dass sie den Faserverlauf des Stahls unterbrechen. Demgegenüber steht das Gewinderollen, das als spanlose Bearbeitung die Längsfasern nicht zerschneidet, sondern lediglich umleitet. Je nach Material ist eine Festigkeitssteigerung von 30 bis 50 % der Fall. Zugleich verfestigt sich die Oberfläche im Profil, diese „glattrollierte Oberfläche“ bietet wenig Angriffsmöglichkeiten für Verschmutzung und sorgt für ein geräuscharmes Abrollen der Kugeln. Dies ist für eine lange Lebensdauer ausschlaggebend.

Weiter ergeben sich durch das Gewindewalzen sehr gute Rauheitswerte (um Rz 1.0) auf den Gewindeflanken und im Grundradius, woraus eine deutlich verminderte Kerbempfindlichkeit resultiert. Durch die jahrelange Erfahrung in der Induktionshärtung im Hause hat Eichenberger zusätzlich wertvolles Know-how erarbeitet. Während sich ein Härtereibetrieb ausschliesslich dem Härten von Stahl widmet, strebt der Gewindespezialist danach, die bestmögliche Kombination von Härte und Präzision zu erhalten. Bei der sehr grossen Durchmesser-Vielfalt, die der Gewinderoller anbietet, geht es insbesondere darum herauszufinden, wo die jeweilige ideale Toleranzhaltung zu liegen kommt, um dabei das Optimum an Genauigkeit zu erreichen.


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Induktives Härten

 

Carry

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