Lineartechnik Mit Gewindetrieben zum Kaffee auf Knopfdruck

Das Innere eines Kaffeevollautomaten ist vollgepackt mit Technik. Auch mechanische Antriebselemente - wie die Kugelgewindetriebe von Eichenberger – sind mit dabei.

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Wenn das Mahlwerk die frischen Bohnen gemahlen hat, gelangt das Pulver in die Brühkammer. Der Stempel drückt nun das feine Kaffee­pulver zusammen. 
Um dabei ein Verkanten zu verhindern, sind 
zwei Gewindetriebe 
im Einsatz.
Wenn das Mahlwerk die frischen Bohnen gemahlen hat, gelangt das Pulver in die Brühkammer. Der Stempel drückt nun das feine Kaffee­pulver zusammen. 
Um dabei ein Verkanten zu verhindern, sind 
zwei Gewindetriebe 
im Einsatz.
(Bild: Eichenberger)

Wer liebt ihn nicht, den würzigen Duft von frisch aufgebrühtem Kaffee oder Espresso? Oft fließt er einfach auf Knopfdruck aus dem Kaffeevollautomaten. Die komplexe Technik, die im Inneren einer solchen Maschine steckt, sieht der Anwender dabei nicht. Doch wie funktioniert es eigentlich, dass auf Knopfdruck aus der Bohne verzehrfertiger Kaffee wird? Und welche Rolle spielen dabei mechanische Antriebselemente wie etwa Kugelgewindetriebe von Eichenberger?

Maßgeschneiderte Kugelgewindetriebe für Kaffeevollautomaten

Eichenbergers Gewindetriebe sind nicht nur im Maschinen- und Anlagenbau zu finden, auch in Haushaltsgeräten verrichten die mechanischen Antriebselemente ihre Arbeit. Durch individuelles Design oder spezielle Herstellungsverfahren passt der Schweizer Gewindeprofi seine Kugel- und Gleitgewindetriebe den jeweiligen Applikation an und es entstehen Lösungen für die vielfältigsten Antriebsaufgaben. Zu einem der interessantesten Projekte bei Eichenberger gehört die Entwicklung der maßgeschneiderten Kugelgewindetriebe für professionelle Kaffeevollautomaten wie sie in der Gastronomie und Hotellerie zu finden sind.

Auf den Druck kommt es an

Die Zauberformel für die perfekte Tasse Kaffee ist ein kompliziertes Zusammenspiel der drei Variablen Brühtemperatur, Brühdauer und Druckstärke. Diese Parameter müssen exakt aufeinander abgestimmt sein. Heißes Wasser wird unter Druck durch ein fest gestampftes Bett aus fein gemahlenen Kaffeebohnen gepresst. Damit der perfekte Kaffee oder Espresso gelingt, ist die richtige Druckstärke entscheidend.

Auf Wunsch eines führenden Kaffeemaschinenherstellers entwickelte Eichenberger einen kundenspezifischen Kugelgewindetrieb, der den Stempel zum Zusammenpressen des Kaffeepulvers antreibt. Keine leichte Aufgabe: Der Kaffee­kuchen oder auch Puck genannt muss gleichmäßig mit einer Kraft von mehr als 1200 N gepresst werden und immer identisch sein – nur dann schmeckt auch die vierte Kaffeespezialität genauso gut wie die erste.

Wer denkt, dass das Innenleben von alltäglichen Haushaltsgeräten eine Domäne der Elektronik sei, der irrt. Denn die entscheidenden Funktionen in einem Kaffeevollautomaten sind mechanischer Natur.

Wer denkt, dass das Innenleben von alltäglichen Haushaltsgeräten eine Domäne der Elektronik sei, der irrt. Denn die entscheidenden Funktionen in einem Kaffeevollautomaten sind mechanischer Natur. Zwei kaltgerollte Gewindetriebe der Eichenberger Gewinde AG verrichten die Feinarbeit die nötig ist, um das volle Aroma des Kaffees zu entfalten.

Auf Mahlgrad, Ziehzeit und Temperatur kommt es an

Die Kugelgewindetriebe sorgen für eine gleich­mäßige und konstante 
Krafteinbringung über die 
gesamte Oberfläche des Kaffeepucks.
Die Kugelgewindetriebe sorgen für eine gleich­mäßige und konstante 
Krafteinbringung über die 
gesamte Oberfläche des Kaffeepucks.
(Bild: Eichenberger)

Je nachdem, wie lange der Kaffee bei der Zubereitung mit dem Wasser in Kontakt ist, muss ein grober, mittlerer oder feiner Mahlgrad gewählt werden. Warum ist das so? Ganz einfach: Fein gemahlener Kaffee bietet mehr Oberfläche und entfaltet seine Aromen schneller als grobes Pulver. Eine feine Mahlung eignet sich also für kurze Zubereitungszeiten, eine grobe Mahlung eher für lange Ziehzeiten wie beispielsweise in der Siebstempelkanne. Die Durchlaufgeschwindigkeit des Wassers ist ebenfalls entscheidend und somit der Wirkungsgrad, mit dem Aroma- und Geschmackstoffe herausgelöst werden. Stimmen auch noch Mengenverhältnis von Wasser und Kaffeepulver sowie die Qualität und die Temperatur des Wassers, ist der Kaffeegeschmack perfekt.

Das Herzstück ist die Kolben-Einheit mit dem sogenannten Stempel. Zwei seitlich angeordnete Kugelgewindetriebe führen den Stempel zum Pressen des Kaffeepulvers, was den benötigten Druck erzeugt. Ein guter Espresso benötigt einen Extraktionsdruck von mindestens 9 bar. Wenn der Brühdruck zu schnell ansteigt schmeckt der Kaffee häufig bitter.

So funktioniert der Kaffeevollautomat in drei Schritten

Daher sorgen die Schweizer Gewindetriebe für eine gleich­mäßige und konstante Krafteinbringung über die gesamte Oberfläche des Kaffeepucks. Drei Schritte sind beim Ablauf im Kaffeevollautomaten entscheidend:

  • Pressen: Wenn das Mahlwerk die frischen Bohnen gemahlen hat, gelangt das feine Pulver in die Brühkammer. Der Stempel drückt es zusammen - und zwar äußerst gleichmäßig. Ist der Puck nicht überall gleich dick, fließt das Wasser ungleichmäßig hindurch, was zu einem bitteren Aroma führt.
  • Führung: Um ein Verkanten zu verhindern, sind zwei Gewindetriebe im Einsatz. Sie sollen für eine exakte, parallele Kraft sorgen.
  • Auswerfen: Beim letzten Schritt wird der verbrauchte Kaffeesatz ausgestoßen.

Im Kaffeevollautomat kommen zwei Kugelgewindetriebe
14 mm x 4 mm zum Einsatz. Sie sind filigran, leise und belastbar, weisen einen hohen Wirkungsgrad auf und können trotz beschränkter Antriebsleistung die notwendige Kraft für den Pressvorgang erzeugen.

Gewinderollen im Kaltrollverfahren

Durch das Gewinderollen im Kaltrollverfahren entstehen genaue Geometrien von hoher Oberflächengüte. Beim Gewindewalzen werden die Längsfasern des Materials nicht zerschnitten, sondern umgelenkt. Dies ergibt eine komprimierte, glatt rollierte, belastbare Oberfläche, die eine lange Lebensdauer der Spindel begünstigt. Die Gleiteigenschaften des kaltgerollten Kugelgewindetriebs sorgen für minimalen Abrieb und wenig Angriffsfläche für Verschmutzung.

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