Dass praktisch in jedem Bereich der Technik die Tendenz in Richtung Miniaturisierung läuft, ist alles andere als eine prophetische Aussage. Das gilt besonders für die Elektronik, aber in zunehmendem Maße auch für die Mechanik.
Es ist noch gar nicht so lange her, da war die Blutzuckerbestimmung eines Diabetikers beim Arzt an eine schwere, fest montierte Installation gebunden. Heute ist es ein tragbares Gerät in der Grösse einer Zündholzschachtel. Die Medizintechnik und Optik verlangen immer stärker nach kleineren Einzelelementen, was auch für den Kugelgewindetrieb gilt. Was deren Hersteller dazu bewog, die Fertigungsprobleme beim Rollen filigraner Durchmesser zu lösen. Und weil Rollen per se billiger ist als Schleifen, ergibt sich dadurch ein Preisvorteil. Dabei war es nicht einmal das Material oder das Werkzeug, sondern die Kleinheit des filigranen Teiles, die es galt, fertigungstechnisch in den Griff zu bekommen – das traf sowohl für die Kugelgewindespindel, aber viel mehr noch für die Mutter und für die Montage des Kugelgewindetriebes (KGT) zu.
Der Prototyp der Kugelgewindespindel mit einem Durchmesser 4 x 1 (Durchmesser x Steigung in mm) hielt allen Prüfungsmerkmalen gerollter Gewinde stand. Mit dieser Serienreife ist die Eichenberger Gewinde AG, Burg/Schweiz, nach eigenen Angaben der einzige Anbieter, von dem ein Kugelgewindetrieb in dieser Kleinheit als gerolltes Serienteil erhältlich ist.
Kugelgewindetriebe vom Typ Ø 4 x 1 finden schon heute Anwendung in der Medizinaltechnik. Nebst dem Einsatz in optischen Geräten wird sich der Mini-Kugelgewindetrieb weitere Einsatzgebiete erobern. Dies vor allem wegen seiner Kleinheit, Robustheit und Zuverlässigkeit. Damit rückt das Kundensegment der Medizintechnik verstärkt ins Blickfeld: Je kleiner die Spindeln, desto eher passen sie in die Miniaturgeräte. So ist die Medizinaltechnik sowohl im Bereich der konstanten Dosierung wie auch bei Analysegeräten auf kleine Abmessungen angewiesen.
Eine spezielle Anwendung eines Kugelgewindetriebes findet sich in der Biopsie. Im Labor sind Pipetten automatisch zu verfahren und deren Druck – über eine Steilgewindespindel vom Typ Speedy – exakt zu justieren. Als erstes fährt die Spindel hoch, um den geforderten Druck zu erreichen. Stellt die Steuerung fest, dass es etwas zuviel ist, verlangt sie: zwei Schritte zurück. Gehen die Rückschritte ins Leere, stimmt die Dosierung nicht mehr. Die Folgen sind – je nach Anwendung – falsch bis lebensgefährlich.
Dass dies nicht passiert, dafür sorgt die so genannte Vorspannung. Um das Spiel aufzuheben, verspannt man üblicherweise zwei Muttern auf dem Gewinde gegeneinander. Bei dieser Konstruktion wirkt die Kraft axial und musste relativ hoch gewählt werden. Dem entsprechend sind die Anwendungen meist auf Handverstellungen beschränkt.
Ist im Labor volle Automation verlangt, hat Eichenberger die Vorspannung so weiterentwickelt, dass sogar ein automatisches Nachstellen gewährleistet ist. Bei dieser Konstruktion ist die Federkraft irrelevant für die Last. Sie muss nur das Umkehrmoment auffangen. Wie das Beispiel aus dem Labor zeigt, ist die moderne Medizin ohne Dosiergeräte nicht mehr möglich. Überall sind die Dosiergeräte – und damit die Gewindespindeln – im Einsatz: Allgemeine Medizin, Rehabilitation sowie die Dosierung direkt am Patienten oder die Analyse im Labor. Alle haben dabei eines gemeinsam: Null-Toleranz.
Bernhard Trösch Fachjournalist in Rupperswil/Schweiz
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