Die Präzision spüren und hören

Wer schon einmal beim Augenarzt oder Augenoptiker war, kennt die Messapparaturen zur Feststellung der geeigneten Brillengläser oder Kontaktlinsen. Früher waren es Messbrillen, in die verschiedene Gläser eingesetzt wurden, heute sind es manuell oder computergesteuerte Geräte, die Phoropter, mit denen sich die verschiedenen Glasstärken und Achslagen für jedes Auge bestimmen lassen. Neben diesen Werten ist die präzise Messung des Abstands der Pupillen entscheidend für die Wirkung der Sehhilfe. Dabei wird jede Phoropterhälfte mit ihrer Optik in Breite und Höhe präzise auf die Mitte der Augenpupille ausgerichtet und jeweils der Abstand von der Mitte des Nasenrückens zur rechten und linken Pupille festgehalten. Die Ausrichtung jeder Gerätehälfte erfolgt wahlweise manuell oder motorisch über je einen hochpräzisen Gewindetrieb.

Bei diesem Antrieb handelt es sich um eine besondere Form des Linearantriebs, der sich durch hohe Reproduzierbarkeit und Schlupffreiheit sowie eine hohe Auflösung und geringe Einbaumaße auszeichnet. Die Präzision des Gewindetriebs hängt in hohem Maße von der Güte seiner Antriebsspindel und der Mutter ab. Dabei beeinflusst das optimale Funktionieren des Antriebes in aller Regel maßgeblich die Qualität des Endproduktes. Das gilt besonders für die augenoptischen Refraktionssysteme.

„Bei Phoroptern der Spitzenklasse muss der Arzt die Präzision des Gewindetriebs spüren, wenn er ihn manuell bedient, und er muss sie hören, wenn die Spindel motorisch bewegt wird“, sagt Manfred Doms, geschäftsführender Gesellschafter der Doms Eye-Technology GmbH & Co. KG aus dem thüringischen Saalfeld. Sein Unternehmen ist spezialisiert auf die Entwicklung und Fertigung augenoptischer Untersuchungsplätze für Refraktion und Diagnose. Zu den jüngsten Eigenentwicklungen zählt ein besonders kleiner und leichter Phoropter.

Das Gerät ist trotz Realisierung sämtlicher Gebrauchswerte das mit Abstand kleinste und mit einem Gewicht von nur 600 g auch das leichteste seiner Art weltweit. Die verbauten Gewindetriebe müssen daher ebenfalls sehr klein und leicht sein. Jeder Doms-Phoropter ist entsprechend mit zwei applikationsspezifisch angefertigten Verstelleinheiten der Baugröße M3 ausgerüstet – eine mit Rechts- und eine mit Linksgewinde. Dabei setzt Doms in den motorisch verstellbaren Refraktionssystemen Spindeln mit einer Steigung von 0,5 mm und in den manuellen Varianten dreigängige Spindeln mit einer Steigung von 1,5 mm ein. „Für die Distanzanpassung per Hand benötigten wir eine selbsthemmende Verstelleinheit mit möglichst wenigen Umdrehungen für den Verstellbereich“, erklärt Manfred Doms die hohe Steigung der Spindel.

Lieferant der maßgeschneiderten Gewindetriebe mit einer Länge von 37,9 mm ist die Feinmess Suhl GmbH (FMS). Das Unternehmen entwickelt und fertigt mechanische sowie elektronische Präzisionsmesstechnik und zählt zu den ältesten Herstellern von Messwerkzeugen in Deutschland. Der Schwerpunkt liegt neben der Produktion von Standardmessgeräten vor allem auf der Entwicklung kunden- und applikationsspezifischer Systemlösungen. Zu dieser Produktgruppe gehören auch die speziell für Doms konzipierten Gewindetriebe. Bei der Fertigung dieser Passgruppen aus Präzisionsspindeln und extra kleinen Messingmuttern floss das Know-how in der Herstellung der für hochwertige Messschrauben notwendigen Präzisionsgewinde mit ein. Wie alle Gewindetriebe von FMS zeichnen sich auch die Phoropterantriebe durch ihren hohen Wirkungsgrad und ihre Linearität sowie durch die Gleichförmigkeit des Antriebsmoments und ihre lange Lebensdauer aus.

Ein weiteres entscheidendes Qualitätsmerkmal der Antriebe ist ihre Gängigkeit. „Spindel und Mutter müssen so gut auf einander eingestellt sein, dass sich der Gewindetrieb beim Drehen zwischen zwei Fingern anfühlt wie eine hochwertige Messschraube. Erst dann sind wir zufrieden“, erklärt Theo Merkel, der auf Seiten von FMS maßgeblich an der Entwicklung der Präzisionsgewindetriebe für Doms beteiligt war. Hochgenaue Gewindetriebe werden deshalb bei FMS ausschließlich durch Schleifen hergestellt.

Profiltreue, Konstanz des Flankendurchmessers, Genauigkeit der Steigung und beste Oberflächengüte sind maßgebliche Faktoren für das Zusammenspiel der Gewindespindel mit einer spielarmen Mutter. Daher verfügt FMS über eine vollklimatisierte Gewindeschleiferei mit angegliedertem Messraum.

Die applikationsspezifischen Muttern werden im eigenen Werkzeugbau produziert. Hinsichtlich Formgebung an Spindel und Mutter sind dabei keine Grenzen gesetzt. Auf Wunsch galvanisiert, skaliert und beschriftet FMS die Gewindetriebe auch.

Das Gewindespindel-Fertigungsprogramm von FMS ist so umfangreich wie die Anwendungen von Gewindetrieben zahlreich sind. Neben Standardgewindetrieben mit gehärteten und geschliffenen Spindelgewinden der ISO Toleranzklasse T5 und Muttern aus Rotguss (Kupferlegierung) umfasst es Gewindetriebe mit beschichtetem Gewinde und spielfreier Kunststoffmutter, hochpräzise Verstelleinheiten mit Lehrengenauigkeit sowie Präzisions-Verstelleinheiten mit geschliffenem Spindelgewinde und extrem kleinen Muttern oder Muttern aus Sondermaterialien. Die realisierbaren Spindelsteigungen liegen zwischen 0,25 und 7 mm, die Spindeldurchmesser zwischen 3 und 30 mm. Die maximale Länge der Antriebe beträgt 500 mm. Zudem bieten die Spezialisten für Feinmechanik besondere Lösungen wie beispielsweise rostfreie Stähle und federnverspannte Muttern für eingeengtes Axialspiel.

Reiner Kindermann Feinmess Suhl (FMS), Suhl