Gewindetrieb

Zoe Moser | 7. September 2022

5 Dinge, die ich über den dryspin® Gewindetrieb wissen sollte – Teil 1

In der heutigen, sich rasant wandelnden Zeit, stehen wir immer wieder vor neuen Herausforderungen. Sei es die Suche nach ressourcenschonenden und energieeffizienten Lösungen oder die Effizienzsteigerung von kleinen Komponenten in großen Maschinen. Hinzu kommen vermehrte Versorgungsengpässe und der Klimawandel.

Um dem schnellen Wandel gerecht zu werden, stellen Unternehmen regelmäßig zahlreiche Innovationen vor. Die igus GmbH z.B. zeigte im Frühjahr ihre neuste Innovation: das igus bike, ein vollausgestattetes Fahrrad aus recyceltem Kunststoff. Doch es muss sich nicht immer alles verändern. Einige Dinge bleiben konstant und dennoch bedeutend, wie z.B. die Gewindetechnik. Das heißt aber nicht, dass sich nicht auch hier Innovationen ergeben. Die Ansprüche und Anforderungen an einen Gewindetrieb steigen stetig. Verbaute Gewindetriebe müssen immer höheren Leistungsanforderungen standhalten und dabei möglichst kostengünstig sein. Es werden also neue Technologien benötigt, die Prozesse verbessern und die Lebensdauer der Gewindetechnik erhöhen. Außerdem hat jede Branche spezifische Anforderungen an einen Gewindetrieb, die es zu erfüllen gilt. Und so trivial wie ein Gewindetrieb auf den ersten Blick erscheinen mag, ist er es am Ende dann doch nicht: Häufig bringen die neuen Anforderungsprofile so manche Herausforderungen für Konstrukteur und Hersteller mit sich.

Aber starten wir zunächst mit den Grundlagen der Gewindetechnik. Vorab sollte sich mit folgender Frage beschäftigt werden:

1. Was bedeutet Gewindetechnik und was kann ich mir darunter vorstellen?

Die Gewindetechnik ist ein Teilbereich der Antriebstechnik und beschreibt grob gesagt, die sich wiederholende Umwandlung einer rotierenden Bewegung in eine translatorische Bewegung, innerhalb regelmäßiger Zyklen. Für einen vollständigen Gewindetrieb wird immer eine Gewindespindel und die dazu passende Gewindemutter benötigt. Gewindemuttern können klassisch als zylindrische Mutter oder als Flanschgewindemutter ausgeführt sein – Sonderformen wie Schlüsselflächengewindemuttern bis hin zu kompletten Sondergeometrien sind möglich. Gewindespindeln werden unbearbeitet, mit individueller Zapfenbearbeitungen oder als gegenläufige Gewindespindeln auf dem Markt angeboten. Sowohl Gewindespindeln als auch Gewindemuttern weisen eine profilierte Einkerbung auf, die fortlaufend wendelartig auf der jeweiligen zylindrischen Kontur verläuft. Diese Einkerbung wird auch als Gewindegang bezeichnet. Gewindetriebe können einen oder mehrere Gewindegänge haben. Dabei weist die Gewindemutter das negative Profil und die Gewindespindel die positiv ausgeprägte Einkerbung auf. Bei der Gewindespindel spricht man auch von einem Außengewinde, die Gewinde hat ein Innengewinde. In der Gewindetechnik kommen entweder Gleitgewindemuttern aus Hochleistungskunststoffen, Metallen wie Bronze und Rotguss oder Kugelumlaufgewindemuttern aus Stahl zum Einsatz. Gewindespindeln sind in Stahl, Edelstahl oder Aluminium erhältlich.

Genug zu generellen Fakten eines Gewindetriebs. In diesem Beitrag möchten wir noch genauer auf unsere dryspin® Gewindetechnik eingehen: Was bietet igus® mir als Kunde und was kann ich von den dryspin® Gewindetrieben seitens igus® erwarten? Starten wir allgemein.

2. Welche Produkte umfasst die Gewindetechnik bei igus® überhaupt?

Das dryspin® Liefersortiment deckt einen großen Teil möglicher Gewindeabmessungen ab. Das Spektrum umfasst sowohl Varianten mit niedrigen Steigungen wie z.B. Trapezgewindespindeln, metrische Spindeln oder zölligen ACME-Spindeln, als auch Varianten mit hohen Steigungen, wie die eigens entwickelten dryspin® Steilgewindespindeln. Die dazu passenden Gewindemuttern sind ausnahmslos aus eigens entwickelten, schmier- und wartungsfreien iglidur® Hochleistungskunststoffen gefertigt. Mit den verfügbaren Durchmessern von 3 mm bis 50 mm und Steigungen von 0,5 mm bis 100 mm sind die dryspin® Gewindetriebe in nahezu allen Anwendungen denkbar. Die verfügbaren Spindelmaterialien wie Stahl, Edelstahl und Aluminium und die sieben verschiedenen Hochleistungskunststoffe für Gewindemuttern, decken die unterschiedlichsten Kundenanforderungen erfolgreich ab.

Aber wie soll man sich bei einer solchen Auswahl verschiedener Gewindeabmessungen und -geometrien auf dem Markt entscheiden und die passende Abmessung finden? Das ist häufig gar nicht so einfach, da jede Anwendung individuell ist: Große Einsatztemperaturspannen, Lastwechsel bei vertikalen Anwendungen, dauerhaft statische Lasten, Staub und Schmutz und vieles mehr. Es gibt viele Gründe und individuelle Anforderungen für den Einsatz von Gewindetrieben. Warum hat sich igus® also die Mühe gemacht, eine eigene Gewindegeometrie auf den Markt zu bringen, wenn es doch bereits so viele Geometrien nach Norm gibt, die sich über die Jahre bewiesen haben?! Das finden wir mit der nächsten Frage heraus.

3. Was genau unterscheidet einen dryspin® Gewindetrieb von herkömmlichen Gewindetrieben?

Die Frage lässt sich recht einfach beantworten. Grundlegend muss man wissen, dass die dryspin® Gewindegeometrie auf dem Gleitgewindeprinzip basiert. Wie oben schon erwähnt, besteht der Gegenlaufpartner der Gewindespindel bei igus® immer aus schmier- und wartungsfreien Hochleistungskunststoffen. Diese iglidur® Hochleistungspolymere wurden von igus® auf beste tribologische Eigenschaften entwickelt. Die Tribologie ist die Lehre von Verschleiß, Reibung und Schmierung. Daraus folgend garantiert die igus® Gewindetechnik eine bis zu 30 % höhere Lebensdauer und bis zu 82 % höhere Wirkungsgrade im Gegensatz zu herkömmlichen Gewindetrieben.

Aber die dryspin® Gewindetriebe unterscheiden sich nicht nur durch die gute Lebensdauer und den hohen Wirkungsgrad. Die 2013 entwickelte und patentierte dryspin® Gewindetechnologie weist außerdem – neben den oben genannten generellen Punkten wie z.B. der Schmier- und Wartungsfreiheit – weitere Vorteile z.B. im Hinblick auf ein besseres Laufverhalten und einem geringen Verschleiß auf. Insbesondere die Asymmetrie des dryspin® Gewindes schafft einen großen Unterschied zu herkömmlichen Gewinden. Das dryspin® Gewinde ist es auf die Verwendung von Kunststoffmuttern optimiert und bietet durch einen größeren Anteil von Verschleißmaterial im Gewindegang eine längere Lebensdauer im Trockenlauf gegenüber vergleichbaren Trapezgewinden. Zudem ermöglichen abgerundete Zahnflanken einen geräuschärmeren und vibrationsfreien Lauf. Dies hat zur Folge, das höhere Drehzahlen, beziehungsweise Verfahrgeschwindigkeiten, möglich werden. Das waren noch nicht genug Vorteile oder es fehlt noch an detaillierten Erklärungen? Kein Problem! Alle Informationen zu den dryspin® Vorteilen können übersichtlich zusammengefasst auf unserer Homepage gefunden werden.

4. Kann ich meinen Gewindetrieb auch individuell berechnen, konfigurieren und eine Übersicht über meine Möglichkeiten bekommen?

Die Frage ist schnell mit einem „Ja!“ zu beantwortet. Ein weiteres igus® USP ist die ausnahmslose Berechenbarkeit aller unserer Gewindetriebe inkl. Angabe von erforderlichem Drehmoment und einer zu erwartenden Zyklenzahl. Diese Berechnung ist als Kunde kostenfrei und ohne Anmeldung nutzbar. Dieser Experte bietet eine Hilfestellung zur Auswahl des optimalen Gewindetriebs.

Das Ziel von igus® ist es, dem Kunden eine Möglichkeit zu bieten, mit der er eigenständig eine funktionierende und zudem die preiswerteste Lösung finden kann. Dieses Tool errechnet passende Kombinationen und zeigt die zu erwartende Lebensdauer und die erforderliche Antriebskraft des Gewindetriebes an. Sollte dieses Tool nicht zum gewünschten Ergebnis führen, so steht das igus® Vertriebsteam jederzeit für Fragen zur Verfügung.

Aber der Experte ist nicht das einzige Tool der dryspin® Gewindetechnik. Es gibt auch noch den Konfigurator für Gewindespindeln, der ebenfalls auf unserer Website zu finden und kostenfrei nutzbar ist. Das Tool bietet die Möglichkeit eine Sonderspindel nach individuellem Wunsch zu konfigurieren. Als Ergebnis erhält der Kunde unmittelbar eine Preisberechnung und die zugehörige PDF-Bemaßungszeichnung. Sollte eine Konfiguration nicht darstellbar sein, oder zudem eine Gewindemutter nach Wunsch benötigt werden, so steht auch hier das igus® Vertriebsteam zur Verfügung. Beide Tools bieten im letzten Schritt die Möglichkeit direkt online zu bestellen, klassisch anzufragen oder weitere Informationen anzufordern.

Kommen wir nun zu einem anderen Thema: Die Schmierung der Gewindemuttern. Sowohl Gewindetriebe mit externer Schmierung als auch trockenlaufende Systeme haben eine Daseinsberechtigung. Dies gilt ebenfalls für kugelgeführte und gleitende Systeme.

5. Bei der Verwendung der trockenlaufenden dryspin® Gewindetriebe kommt doch gelegentlich mal die Frage auf: Darf ich mein Kunststoffgewinde schmieren?

Die Frage lässt sich so pauschal nicht direkt beantworten. Hierzu haben wir einen separaten und ausführlichen Beitrag geschrieben. Es werden Themen, wie z.B. welches handelsübliche Schmiermittel in Frage käme, welche Auswirkungen dies haben kann und warum ich bei igus® Polymeren keine externe Schmierung benötige behandelt. Schauen Sie gerne mal vorbei und erfahren Sie die Details zur Schmierung der Gewindemuttern.