Schraubenantrieb Tobi: Ein Schraubenantrieb mit Klemmsitz

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ATE Antriebstechnik und Entwicklungs GmbH & Co. KG

In den letzten 100 Jahren haben sich die Hauptanforderungen an Schrauben-Antriebsysteme nur geringfügig verändert. Primär lag der Fokus auf der Entwicklung der Schraube selbst. Mit dem Tobi Drive-System ändert sich dies nun.

Seit über 50 Jahren ist der Innensechsrund weltweit die marktbeherrschende Antriebslösung. Allerdings weist der Innensechsrund Optimierungspotenziale auf, die bisher kein anderer Antrieb umsetzen konnte.

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Weg vom maximalen Hebelarm hin zur maximalen Fläche

Untersuchungen der Markt- und Kundenbedürfnisse sowie ein Vergleich unterschiedlicher Schrauben-Antriebssysteme haben nun zu einer Neuentwicklung geführt, die wesentliche Verbesserungen im Vergleich zu vielen bekannten Systemen liefert. In umfangreichen Versuchsreihen konnten die theoretischen Ansätze des Systems, insbesondere die Standzeitoptimierung der Bits, bestätigt werden. Der Tobi Antrieb war geboren. Entwickelt von der Bogenus GmbH erreicht er eine Standmengenoptimierung durch eine andere Herangehensweise, weg von einem maximalen Hebelarm hin zu einer maximalen Fläche. Maximale Fläche bedeutet dabei, dass die Kraft besser verteilt wird, damit sich die Spannung im System reduziert. Ein einfacher Vergleich: Wer mit Stöckelschuhen durch Schnee läuft, sinkt schneller und tiefer ein als mit einem herkömmlichen Halbschuh.

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Ein weiterer Vorteil des Tobi Antriebs ist der Einsatz in der Produktion von Mikroschrauben. Und damit wird ein Problem gelöst, das den Entwicklungsabteilungen bei Ejot seit 15 Jahren erhebliches Kopfzerbrechen bereitet. Weder externe noch intern entwickelte Antriebsvarianten brachten bislang den Durchbruch, so wie er jetzt mit dem Tobi Antrieb erzielt wird: Tests waren in der Produktion erfolgreich, ebenso wie in der Anwendungstechnik und der Abteilung Forschung und Entwicklung. Fazit: Das ist nach sehr langer Zeit eine echte Innovation auf dem abgegrasten Antriebs-Entwicklungsmarkt.

Das Konzept der Antriebsgeometrie

Doch wie funktioniert der Tobi Antrieb? Die wesentlichen Gestaltungsmerkmale der Antriebsgeometrie sind im Profil große konkave (nach innen gewölbte) Radien und kleine konvexe Radien. Im achsparallelen Schnitt ist eine Verjüngung zur Bit-Spitze ein wesentliches Merkmal. Die Bits klemmen durch die Konizität leicht in der Schraube, so dass die Schraube ohne zusätzliches Halten (Magnet, Schraubenhalter, Vakuum-Systeme) unter Eigengewicht am Bit gehalten wird. Dies führt zu sicherem vertikalem Arbeiten sowohl beim handgeführten Einsatz wie auch beim automatischen Verschrauben. Weiterhin wird durch den konischen Sitz eine axiale Ausrichtung der Schraubenspitze erreicht, was den fehlerfreien Fügevorgang erleichtert und sicherstellt.

Verbesserte Lebensdauer der Bits

Die Bits erreichen ihre optimale Lebensdauer (Standmenge), indem die maximal zur Verfügung stehenden Kontaktfläche ausgenutzt wird. Auch eine verbesserte Kontur der Antriebsflächen ist konstruktiv eine wichtige Voraussetzung hierfür. In Laborversuchen erreicht das Tobi Drive-System Standmengen bis zum 70-fachen gegenüber herkömmlichen Innensechsrund-Antrieben.

Optimale Verteilung der Kräfte im Antriebssystem

Die großen konkaven Radien führen in der Kontaktzone aus Sicht des Bits zu tangential-radialen Kraftresultierenden, die eine form- und reibschlüssige Momentübertragung über Druckkräfte und Reibkräfte bewirken. Die vergleichsweise geringe Abweichung des Querprofils vom idealen kreisrunden Querschnitt führt zu einer sehr effizienten Querschnittausnutzung. Dies wird noch dadurch verstärkt, dass der Bit zur Spitze hin immer nachgiebiger wird und dadurch das Drehmoment nicht schlagartig, sondern über die Längsachse allmählich ansteigen lässt. Daher ist die Spannungsverteilung nicht nur über das Querprofil, sondern auch über das Längsprofil hinweg gleichmäßiger verteilt – und damit über das gesamte Volumen.

Im Zusammenwirken von Bit und Schraube zeigt sich in vielen Untersuchungen, dass das neue Antriebsystem gegenüber bisherigen Systemen wesentliche Vorteile aufzeigt:

• Zuverlässiges Festhalten der Schraube, somit einfaches Arbeiten über Kopf

• Montage auch in schwer zugänglichen Bereichen

• Kein Herunterfallen von Schrauben

• Axiale Ausrichtung der Schraube

• Automatisiertes Verschrauben; einfaches Aufnehmen der Schrauben

• Ideal für nichtmagnetische Schrauben (Aluminium, Titan, Edelstahl)

• Reduzierung von Spannungen im gesamten Antriebssystem

• Verschleiß- und Spannungsreduzierung der Bit-Antriebsspitze

• Verbesserte Überdrehmomente im Prüfstand, 60 % gegenüber Torx und 30 % gegenüber Torx Plus

• Lebensdaueroptimierung der Bits bis zu einem Faktor 70 im Pulserversuch

• Geeignet auch für Miniaturschrauben

• Abmessungsbereich von B1 bis B50

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Tobi Antrieb lässt sich mit jedem Gewinde einsetzen

Zudem sind die Tobi Schrauben kompatibel zu den bisher verbreiteten Torx bzw. Innensechsrund – und AW – Bits, können also im Reparaturfall problemlos verwendet werden. Ein Vorteil für die Vermarktung: Ejot hat für den Tobi Antrieb die Masterlizenz erworben. „Weil der Tobi Antrieb mit jedem Gewinde, z. B. auch einer metrischen Schraube, eingesetzt werden kann, diversifizieren wir uns auch im Lizenzmanagement, weil wir nicht mehr auf einen bestimmten Gewindetyp beschränkt sind. Damit stoßen wir in Märkte vor, auf denen wir bislang nicht vertreten waren“, erläutert Dr. Markus Duchardt, Vice President und Leiter Lizenzmanagement bei Ejot.

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