Die Welt der Antriebstechnik ist im ständigen Wandel, sie wächst und wird herausgefordert. Das gilt auch für die Kugel- und Gleitgewindetriebe von Eichenberger Gewinde AG aus Burg / CH. Geschwindigkeit, Belastbarkeit, Präzision, maximale Lebensdauer treffen auf kleiner, kompakter, anpassungsfähiger, robuster, sicherer, wirtschaftlicher. Diese Qualitätsmerkmale wiederum stehen in Wechselwirkung mit Ressourcen- und Energieeffizienz. Das ideale mechanische Bauteil muss heute höchsten Leistungsanforderungen Rechnung tragen und soll tendenziell immer weniger kosten, sei es in der Automation, im Fahrzeug- oder Maschinenbau, in der Elektronik, im Medizinbereich, in der Industrie für Textilien, der Grafik, der Gebäudetechnik, etc.
Ziel: Innovationen mit Vorsprung
Für den Gewindespezialisten aus der Schweiz gilt die Kundennähe und der zielorientierte Dialog mit den Partnern als Grundvoraussetzung für anspruchsvolle Individuallösungen. Ein tiefes Verständnis für das Kundenprodukt ist erfolgsentscheidend. Dies wiederum muss mit viel Erfahrungsschatz und einem hohen Qualitätsbewusstsein verknüpft werden, damit Innovationen mit Vorsprung realisiert werden können.
Bei einem neuen und revolutionären Kupplungssystem auf dem Markt, gelang es dem Gewindespezialisten, eines der massgebende Konstruktionselemente für diese zukunftsweisende, automatisierte Version zu entwickeln und von der Einzelanfertigung bis zum Serienlauf zu bringen. In der Fachwelt sorgte dieses Kupplungssystem mit einem kaltgerollten Kugelgewindetrieb, Durchmesser 12 mm, für Furore. Die Aussenkonturen bestimmten quasi das Innenleben des Kugelgewindetriebes (KGT). Eine der grossen Herausforderungen bestand darin, die perfekte Lösung bei absolut geringen Platzverhältnisse zu finden, dies unter Berücksichtigung aller anderen Anforderungen, gemäss Pflichtenheft. Die komplette KGT-Einheit musste nach unten dimensioniert werden. Wenn Entwicklung, Produktion und Qualitätssicherung aus einer Hand kommen, ist die Beweglichkeit im Fertigungsprozess oder bei der Prototypen-Erstellung, inklusive Gewinderollwerkzeuge, bemerkenswert hoch. Das ist bei Eichenberger der Fall. Dank dieser Faktoren und dem modernen Maschinenpark, lässt sich auch an teurem Standort flexibel und wettbewerbsfähig produzieren.
Der sauber abgestimmte Kupplungsvorgang verlangt das Äusserste in Bezug auf die Dynamik. Bei einer Wegstrecke von 50 mm wird innert 20 ms (Millisekunden) eine Belastung von 0 auf 2000 N (Newton) gefordert. Der Kugelgewindetrieb Typ Carry kann diesen prägnanten Anforderungen zwischen dynamischen Kräften und Bewegungsgrößen problemlos Stand halten.Die Kaltumformung im spanlosen Fertigungsverfahren lässt eine sehr genaue Profilgeometrie entstehen, das Gewindewalzen führt zu einer hohen Oberflächengüte. Die überaus niedrigen Rauheitswerte (≤ Rz 1.0) auf den Gewindeflanken beeinflussen die Festigkeit, die Laufeigenschaften und somit die Lebensdauer äusserst positiv.
Was steckt hinter den Qualitätsmerkmalen?
Was sich im eingangs geschilderten Fall des neuartigen Kupplungssystems so einfach anhört, erforderte einiges, nämlich ganze 6 Jahre Grundlagenforschung und Entwicklungszeit in den Bereichen der Dynamik und Schmierung. Eine Lebensdauerschmierung ist anspruchsvoll und heikel zu gewährleisten. Da spricht man von 7-stelligen, hochdynamischen Lastwechseln bei bis zu 5800 Umdrehungen. Der eindrückliche Wirkungsgrad des Carry Kugelgewindetriebs von über 90 % über die ganze Lebensdauer verlangte umfangreiche Tests. Teilweise erstreckten sich die Dauerläufe über 6 Monaten. Allein die Schmierversuche, um die Lebensdauer zu erreichen, nahmen mehr als 2 Jahre in Anspruch. Für den speziellen KGT dieser neuartigen Kupplung wurde im Team ein Prüfkonzept nach Kundenwunsch erarbeitet, dies unter Berücksichtigung des Lastenhefts. Nur wenn die ganze Einheit optimal zusammenspielt (Spindel, Mutter, Kugeln, Schmierung), können höchste Kundenansprüche erfüllt werden. Aufgrund der engen Toleranzen bei Drehmoment, Axialspiel und Rundlauf werden 100 % Kontrollen der fertig montierten Gewindetriebe auf einem speziellen Prüfstand durchgeführt. Die KGT-Einheit mit der besonderen „Innenwelt der Mutter“, wird mittels Laser beschriftet. Über den registrierten Datamatrixcode lässt sich der Inhalt der Endprüfung 1:1 rückverfolgen.
Messdaten, Protokollauszug
Qualität ist der Schlüssel zum Erfolg
Die Qualitätssicherung bestimmt in hohem Masse den nachhaltigen Erfolg eines Unternehmens. Umso wichtiger ist es, die Qualität nicht nur auf einem gleichbleibenden Level zu halten, sondern diese idealerweise konstant zu verbessern und den sich laufend verändernden Bedingungen und Anforderungen anzupassen. Um diese Herausforderung erfolgreich zu meistern, bedarf es einer aktiven, kontinuierlichen Entwicklungsarbeit im Wertschöpfungsprozess. Die Hightech-Prüfsysteme von Eichenberger sind in vielen Phasen dieser Prozessketten unentbehrlich.
Verschleissvergleichstest
In der Abteilung Forschung und Entwicklung werden in Dauerläufen Tests für Vergleiche verschiedener Geometrien, Schmierungen und der Lebensdauer durchgeführt. Ein spezieller Prüfstand für Verschleissvergleiche wird mit Gewicht beladen und testet mit einseitiger Dauerlast. Die Beschleunigungen und Verzögerungen sowie die Drehzahl und der Verfahrweg können über Parameter programmiert werden. Es wird angezeigt, wie sich zum Beispiel der Schmierfilm auf dem KGT bei schneller oder oszillierender Anwendung verhält, Fettabbau und Verschmutzung werden beobachtet und ausgewertet. Wie äussern sich die tribologischen Eigenschaften der verschiedenen Schmierstoffe im Vergleich? Verändert sich die Temperatur durch Verschleissanzeichen, ändern sich die Geräusche? Ab wann kommt es zu einer Profildeformation? Untersuchungen über den Totalausfall hinaus bauen kontinuierlich Wissen auf. Somit werden mustergültige Kombinationen von Spindel, Mutter, Kugeln und Schmiermittel, die den abverlangten Anforderungen entsprechen, sichtbar. Diese leistungsfähige Prüfanlage ist im Gebiet der Forschung und Entwicklung nicht mehr wegzudenken. Sie experimentiert klaglos mit mehreren Millionen Zyklen in einem Testlauf. Das entstehende Wissen ist äusserst wertvoll.
Kugelgewindetrieb 12 x 3 mm, im Verschleissvergleichstest, KGT dauerbelastet mit 485 Kg
Lebensdauer (Dauerversuche)
End-of-Line-Prüfung
Qualität ist die Übereinstimmung von Ist und Soll. Die massgeschneiderten End-of-Line-Prüfanlagen dienen zur Prüfung und zur abschliessenden 100 % Endkontrolle der fertig montierten Kugel- oder Gleitgewindetriebe auf Ihre Funktionsfähigkeit. Für möglichst kurze Zeitträume werden vereinfachte Betriebszustände simuliert. Drehmoment und Axialspiel der kompletten Triebe werden gemessen. Das Laufverhalten wird innerhalb der vordefinierten Toleranzen getestet. Eine spezielle Software wertet die Messsignale aus und vergleicht diese mit den zuvor einprogrammierten Soll-und Ist-Werten von perfekten Gewindetrieben. Aufgrund dieser Messwerte wird der Prüfentscheid gefällt. Der Datenbezug wird mittels einer dauerhaften Laserbeschriftung als Datamatrixcode auf den Kugel- oder Gleitgewindetrieb gebracht. Mit diesem 2D-Code lassen sich die Herkunft und die gespeicherten Werte sämtlicher Komponenten transparent rückverfolgen.
Kundenspezifische Tests, Versuche, Messungen
Auf dem in vielen Jahrzehnten gesammelten Know-how basierend, entwickelt Eichenberger permanent moderne und hochdynamische Prüflösungen für neuste Entwicklungen im eigenen Sortiment oder für kundenspezifische Anwendungen. Die auf die jeweiligen Projekte und Gewindetriebe abgestimmten Tests und Analysen sind essentiell für die Forschungs- und Entwicklungsarbeit der Konstrukteure. Zugleich ist eine interne Qualitätsüberwachung der Produktion durchführbar. Die komplexen Prüfstände für kundenspezifische Tests und zukünftige Entwicklungen sind ein- oder beidseitig belastbar. Prinzipiell fingieren sie unter reproduzierten Bedingungen reale Betriebszustände. Die Funktionen erfolgen über frei programmierbare Parameter. Wichtige mechanische Prüfgrössen wie Kraft, Drehmoment, Rundlauf und Axialspiel werden beobachtet und protokollarisch festgehalten. Der Wirkungsgrad wird laufend berechnet. Allfällige Geräuschbildungen werden erfasst, das Verhalten der Schmierung und der Temperaturverlauf werden ebenfalls gemessen und notiert. Diese Prüfanlagen bestehen aus einer einzigartigen Kombination von Mechanik, Sensorik, Steuerung und Software.
Prüfung von Gewindespindeln (Wirkungsgrad, Spiel, Drehmoment, Lärm)
Was ist Gewinderollen eigentlich?
Die Fertigungs-Kernkompetenz der Eichenberger Gewinde AG liegt im Gewinderollen. Die Gewindeprofile von Eichenberger-Gewindespindeln werden daher ausschließlich in diesem Verfahren hergestellt. Gewinderollen (oft auch Gewindewalzen genannt) ist die Kaltumformung der Mantelfläche runder Teile aus Stahl. Ein Gewinde wird erzeugt, indem ein Werkstück unter radial-dynamischer Krafteinwirkung zwischen den beiden sich drehenden Rollwerkzeugen verformt wird. Durch das Eindringen der Rollwerkzeug-Profile in die Werkstück-Oberfläche wird das Material in kaltem Zustand bis in den Grund der Gewinderollwerkzeuge gedrückt und so bis auf das Nennmaß aufgerollt.
- «Carry»: Kugelgewindetrieb für Anwendungen, wo grosse Lasten bei geringem Energieverbrauch zu bewegen sind. Je nach Ausführung sind besonders hohe Verfahrgeschwindigkeiten möglich.
- «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. - «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.
