Zahnstangen
Als Hersteller von besonders hochwertigen Antriebselementen gehören auch Zahnstangen zum Sortiment der Firma Heinrich Höner.
Erstklassige Zahnstangen
Im Bereich Zahnstangen fertigen wir sowohl Transportzahnstangen als auch Messzahnstangen fortlaufend gerade verzahnt und schrägverzahnt bis Modul 18 nach DIN, ebenso wie modifizierte Teilungen nach Kundenwunsch – seien es 2, 5 oder 10 mm. Transportzahnstangen erhalten Sie in einer beliebigen Länge in Schrägungswinkeln von 0 bis 30 Grad. Dagegen bieten wir Messzahnstangen mit einer maximalen Länge von 2.000 mm und einer Teilungsgenauigkeit von +/- 0,05 mm pro 500 mm Länge. Die Mehrzahl der Zahnstangen wird aus dem Stahl C45K gefertigt.
Module
Modul
von Modul 0,5 bis 18,0
Teilung
2 / 5 / 10 mm
Transportzahnstangen
Länge beliebig
Schrägungswinkel 0 – 30°
Meßzahnstangen
Länge bis 2.000 mm
Teilungsgenauigkeit +/- 0,05 mm pro 500 mm Länge
Zahnstangen Produktanfrage
Kontaktieren Sie uns
Wir stehen Ihnen bei Fragen zur Verfügung, telefonisch oder per E-Mail. Wir rufen Sie auch gerne zurück.
Zahnstangen – Hintergrundwissen
Funktionsweise
Im Vergleich zu den Zahnrädern ist die Zahnstange kein rundes, sondern ein gerades Antriebselement bzw. Maschinenelement, vergleichbar mit Schneckenwellen. Zahnstangen werden zusammen mit Zahnrädern in einem Zahnstangenantrieb eingesetzt, um eine Drehbewegung in eine lineare Bewegung umzuwandeln. Hierzu greift ein Zahnrad in die Erhebungen bzw. Zähne der Zahnstange. Die Drehachse des Rades steht dabei orthogonal zur Verschieberichtung der Stange, sodass die rotierende Radbewegung in eine geradlinige Stangenbewegung umgesetzt werden kann – und auch umgekehrt. Üblicherweise findet dabei eine Hin- und Herbewegung statt. Zahnstangenantriebe bestechen durch einen hohen Wirkungsgrad und finden oftmals Anwendung bei großen Axialkräften. Ursprünglich handelte es sich bei der Zahnstange um eine Vorrichtung, um Gegenstände in unterschiedliche Höhen zu hängen. Zum Beispiel konnten somit in der Küche die Temperaturen in Töpfen geregelt werden durch deren Höhenverstellung an der Zahnstange über einer offenen Feuerstelle. Mit dem Fortschreiten der Industrialisierung wurden Zahnstangen zunehmend als Maschinenelemente eingesetzt.
Zahnformen
Wie bei den Zahnrädern ist bei Zahnstangen sowohl eine gerade Verzahnung als auch eine Schrägverzahnung möglich. Gerade Verzahnungen haben den Vorteil, dass die Fertigung eher einfach ist und sich keine Axialkraft entwickelt. Allerdings entstehen bei einem Eingriffswechsel eine schlagartige Be- bzw. Entlastung sowie starke Geräusche. Bei schrägen Verzahnungen verlaufen dahingegen Eingriff und Ablösung allmählich und geräuscharm. Demgegenüber ergeben sich aus der Neigung der Zahnbreite Axialkräfte und verschiedene Radialbelastungen am Lager.
Verzahnungsarten
Die Verzahnungsarten der Zahnstangen entsprechen geometrisch betrachtet denen der Zahnräder. Bei der Evolventenverzahnung in einem Zahnstangenantrieb zum Beispiel verfügt das Zahnrad über Evolventenflanken, allerdings besitzt die Zahnstange gerade Flanken. Dabei berühren sich die im Eingriff stehenden Zähne entlang einer geraden Eingriffslinie. Letztere bietet insbesondere eine Unempfindlichkeit gegenüber Achsabstandsänderungen. Ein weiterer Vorteil der Evolventenverzahnung liegt im Antrieb vom Schnellen ins Langsame sowie umgekehrt. Daher wird diese Verzahnungsart oftmals in der Fahrzeugtechnik und im Maschinenbau eingesetzt. Zwar ermöglicht die Evolventenverzahnung auch einen Antrieb vom Langsamen ins Schnelle, allerdings eignet sich speziell für diese Anwendung die Zykloidenverzahnung, da bei dieser eine geringere Reibung entsteht. Aufgrund des größeren Zahnspiels bietet die Zykloidenverzahnung zudem eine höhere Staubverträglichkeit, allerdings ist dadurch nur eine Drehbewegung in eine Richtung möglich – und kein Vorwärts-Rückwärtslauf. Einen Sonderfall der Zykloidenverzahnung stellt die Triebstockverzahnung dar. Hierbei sind der Roll- und Wälzkreis gleich groß. Allerdings wurde der Einsatzbereich der Triebstockverzahnung durch das Aufkommen der Evolventen- und Zykloidenverzahnung weitestgehend verdrängt.
Anwendungsgebiete
Häufig finden Zahnstangenantriebe Einsatz als Lenkgetriebe in Fahrzeugen in Form von Zahnstangenlenkungen. Bei der Zahnstangenlenkung befindet sich die Zahnstange im Gehäuse direkt über zwei Spurstangen und ist mit den Lenkhebeln der Räder verbunden. Ein Zahnritzel auf der Lenksäule wiederum greift auf die Erhebungen der Zahnstange ein. Um Bewegungsspielraum zu vermeiden, wird die Stange an das Ritzel über ein gefedertes Druckstück gepresst. Die Zahnstangenlenkung benötigt kein weiteres Gestänge mit Lenkhilfs- und Umlenkhebeln und ist damit preisgünstig zu fertigen, leicht zu montieren und einzustellen. Heutzutage werden die meisten Pkws mit Zahnstangenlenkungen ausgestattet, oftmals in Kombination mit elektrischer oder hydraulischer Unterstützung (z. B. Servolenkung). Die Zahnstangen werden dabei unterschieden in Stangen mit konstanter und variabler Übersetzung. Letztere wird durch die Änderung der Verzahnungsgeometrie ausgeführt. Ein anderes häufig eingesetztes Lenkgetriebe ist die Schneckenlenkung mit Schneckenrädern und Schneckenwellen. Eine sehr bekannte Anwendung von Zahnstangen findet man bei den Zahnradbahnen. Die Zahnstange wird als Zahnschiene im Schienenbett zwischen den Schienen angebracht. Der Vorteil einer Zahnradbahn gegenüber sog. Adhäsionsbahnen, wie zum Beispiel Eisenbahnen und Straßenbahnen, besteht in der Überwindung von höheren Steigungen. Während die Adhäsionsbahnen bei einer Steigung von etwa 160 ‰ – aufgrund der schlechten Haftung des Stahlrads auf der Schiene – an ihre technischen Grenzen stoßen, überwinden Zahnradbahnen Steigungen von bis zu 500 ‰. Aus diesem Grund werden Adhäsionsbahnstrecken mit bis zu 70 ‰ angelegt und Hauptbahnen mit bis zu 30 ‰, um einen sicheren Betrieb sicherstellen zu können. Die Zahnradbahnen verfügen über verschiedene Antriebsarten, unterschieden wird hierbei zwischen Bahnen mit gemischtem Adhäsions- und Zahnradantrieb sowie reinen Zahnradbahnen. Die bekanntesten Zahnstangensysteme wurden von Schweizern entwickelt und nach ihnen benannt. Hierzu gehören das System Riggenbach mit Leiterzahnstangen, System Abt mit Lamellenzahnstangen, System Strub mit Zahnschienen und das System Locher mit Fischgrätenstangen bzw. Doppelzahnstangen. Ein weiteres Einsatzgebiet der Zahnstange stellt das Zahnstangenwinde bzw. Stockwinde dar. Es handelt sich um ein mechanisches Hebezeug, bei dem sich das Zahnrad entlang der Zahnstange mithilfe einer Kurbel bewegt. Dabei befindet sich das Rad auf einer Hülse, die über der Stange gleiten kann und sich beim Drehen in Längsrichtung verschiebt. Positioniert man die Zahnstangenwinde zwischen zwei Teile, dann können diese auseinandergedrückt werden. Die Zahnstangenwinde können dabei eine Kraft von einigen hundert kN aufbringen. Aufgrund der universellen und einfachen Bedienbarkeit finden sie in vielseitigen Bereichen Anwendung, wie zum Beispiel im Katastrophenschutz, bei der Feuerwehr und als Wagenheber.
Fertigung von Zahnstangen
Die Herstellung der Zahnstangen erfolgt durch die Zerspanung. Hierzu gibt es spezielle Zahnstangenschleifmaschinen und Zahnstangenfräsmaschinen. Wie bei der Herstellung von Kegelrädern, Schneckenrädern und anderen Zahnrädern ist bei der Zahnstangenfertigung der Einsatz verschiedener Arten von Materialien möglich. Damit ist die Anpassung der Form und Qualität je nach Bedarf und Verwendungszweck umsetzbar.
FAQs zum Produkt Zahnstange
1. Was ist eine Zahnstange und wie funktioniert sie?
Eine Zahnstange ist ein mechanisches Bauteil, das in verschiedenen Anwendungen zur Umwandlung von Drehbewegungen in lineare Bewegungen verwendet wird. Sie besteht aus einem Stangenmaterial mit einer rechteckigen oder runden Querschnittsform mit eingebrachten Zähnen, die entlang ihrer Länge angeordnet sind. Die Zähne greifen in ein passendes Ritzel oder einen Zahnkranz ein, um die lineare Bewegung zu erzeugen. Ein Zahnstangenantrieb ermöglicht es, die Drehbewegung des Zahnrades über die Zahnstange in eine lineare Bewegung umzuwandeln.
Die wichtigsten Informationen zu Zahnstangen sind:
- Eine Zahnstange wandelt Drehbewegungen in lineare Bewegungen um.
- Sie besteht aus Stangenmaterial mit Zähnen.
- Die Zähne greifen in ein Ritzel oder einen Zahnkranz ein, um die gewünschte Bewegung zu erzeugen.
2. Wo werden Zahnstangen eingesetzt?
Zahnstangen finden in verschiedenen Anwendungen und Branchen Verwendung. Ein häufiges Einsatzgebiet ist die Industrieautomation, wo sie in Maschinen und Anlagen zur linearen Bewegungsführung eingesetzt werden. Zahnstangen kommen beispielsweise in CNC-Maschinen, Druckmaschinen, Robotern, Förderanlagen und Werkzeugmaschinen zum Einsatz. Darüber hinaus werden Zahnstangen auch in Fahrzeugen eingesetzt, insbesondere in Lenksystemen von Autos, Lastwagen und anderen Fahrzeugen.
Die wichtigsten Informationen zu den Einsatzgebieten von Zahnstangen sind:
- Industrieautomation ist ein häufiges Einsatzgebiet für Zahnstangen.
- Sie werden in Maschinen und Anlagen zur linearen Bewegungsführung verwendet.
- Zahnstangen finden auch Anwendung in Fahrzeugen, insbesondere in Lenksystemen.
3. Welche Vorteile bieten Zahnstangen gegenüber anderen Bewegungssystemen?
Zahnstangen bieten mehrere Vorteile gegenüber anderen Bewegungssystemen. Erstens ermöglichen sie präzise lineare Bewegungen, da der Eingriff der Zähne mit dem Ritzel oder Zahnkranz eine genaue Steuerung der Bewegung ermöglicht. Zweitens bieten Zahnstangen eine hohe Belastbarkeit und können große Kräfte übertragen, was sie für anspruchsvolle Anwendungen geeignet macht. Drittens sind Zahnstangen relativ wartungsarm und langlebig, da sie weniger anfällig für Verschleiß und Beschädigung sind als andere Bewegungssysteme.
Die wichtigsten Informationen zu den Vorteilen von Zahnstangen sind:
- Präzise lineare Bewegungen sind mit Zahnstangen möglich.
- Sie können große Kräfte übertragen und sind belastbar.
- Zahnstangen sind wartungsarm und langlebig im Vergleich zu anderen Bewegungssystemen.
4. Welche Materialien werden für Zahnstangen verwendet?
Zahnstangen werden aus verschiedenen Materialien hergestellt, je nach den Anforderungen der Anwendung. Ein häufig verwendetes Material ist Stahl, da es eine hohe Festigkeit und Haltbarkeit aufweist. Stahlzahnstangen sind in der Regel gehärtet, um ihre Verschleißfestigkeit und Lebensdauer zu erhöhen. Darüber hinaus werden auch Edelstahlzahnstangen eingesetzt, die eine gute Korrosionsbeständigkeit bieten und in Umgebungen mit Feuchtigkeit oder aggressiven Chemikalien eingesetzt werden können. In einigen Fällen werden auch Kunststoffzahnstangen verwendet, die leichter und kostengünstiger sind, aber möglicherweise eine geringere Belastbarkeit aufweisen.
Die wichtigsten Informationen zu den Materialien von Zahnstangen sind:
- Stahl ist ein häufig verwendetes Material aufgrund seiner Festigkeit und Haltbarkeit.
- Edelstahlzahnstangen bieten eine gute Korrosionsbeständigkeit.
- Kunststoffzahnstangen sind leichter und kostengünstiger, aber möglicherweise weniger belastbar.
5. Welche Faktoren sollten bei der Auswahl einer Zahnstange berücksichtigt werden?
Bei der Auswahl einer Zahnstange sind mehrere Faktoren zu berücksichtigen. Zunächst sollte die Belastbarkeit der Zahnstange entsprechend den Anforderungen der Anwendung bewertet werden. Es ist wichtig sicherzustellen, dass die Zahnstange die erforderlichen Kräfte und Belastungen ohne Verformung oder Beschädigung aufnehmen kann. Ein weiterer Faktor ist die Präzision der Bewegung, die erreicht werden soll. Je nach Anwendung können unterschiedliche Toleranzen und Genauigkeiten erforderlich sein. Zusätzlich sollten Umgebungsbedingungen wie Temperatur, Feuchtigkeit und chemische Exposition berücksichtigt werden, um das geeignete Material für die Zahnstange auszuwählen. Schließlich spielt auch der Kostenfaktor eine Rolle, da die Wahl einer Zahnstange auch im Einklang mit dem Budget stehen sollte.
Die wichtigsten Informationen bei der Auswahl einer Zahnstange sind:
- Bewertung der Belastbarkeit entsprechend den Anforderungen der Anwendung.
- Berücksichtigung der erforderlichen Präzision der Bewegung.
- Beachtung der Umgebungsbedingungen und Auswahl des geeigneten Materials.
- Kostenfaktor als Teil der Entscheidung.
6. Wie erfolgt die Wartung und Pflege von Zahnstangen?
Die Wartung und Pflege von Zahnstangen ist wichtig, um ihre Leistung und Lebensdauer zu erhalten. Hier sind einige Schritte, die bei der Wartung von Zahnstangen beachtet werden sollten:
Reinigung: Regelmäßige Reinigung der Zahnstangenoberfläche, um Schmutz, Staub und Ablagerungen zu entfernen.
Schmierung: Zahnstangen sollten regelmäßig geschmiert werden, um eine reibungsarme Bewegung zu gewährleisten. Verwenden Sie dafür ein geeignetes Schmiermittel, das für die spezifische Anwendung und Umgebung empfohlen wird. Übermäßige Schmierung sollte vermieden werden, da dies zu einer Ansammlung von Schmutz führen kann.
Inspektion auf Verschleiß: Überprüfen Sie regelmäßig die Zähne der Zahnstange auf Verschleißerscheinungen wie Abnutzung oder Beschädigung. Bei Bedarf sollten abgenutzte Zahnstangen ausgetauscht werden, um eine optimale Leistung zu gewährleisten.
Die wichtigsten Informationen zur Wartung und Pflege von Zahnstangen sind:
- Regelmäßige Reinigung der Oberfläche, um Schmutz und Ablagerungen zu entfernen.
- Schmierung der Zahnstange für eine reibungsarme Bewegung.
- Inspektion auf Verschleiß und Austausch abgenutzter Zahnstangen.
7. Gibt es verschiedene Arten von Zahnstangen?
Ja, es gibt verschiedene Arten von Zahnstangen, die je nach Anwendung und Anforderungen verwendet werden können. Hier sind einige häufige Arten von Zahnstangen:
Geradverzahnung: Dies ist die einfachste Form von Zahnstangen, bei der die Zähne in gerader Linie entlang der Stange angeordnet sind. Geradverzahnungen werden in vielen Industrieanwendungen eingesetzt und bieten eine gute Balance zwischen Leistung und Kosten.
Schrägverzahnung: Bei der Schrägverzahnung sind die Zähne in einem bestimmten Winkel zur Längsachse der Zahnstange geneigt. Schrägverzahnungen werden oft in Anwendungen mit hohen Anforderungen an Laufruhe und Präzision eingesetzt.
Die wichtigsten Informationen zu verschiedenen Arten von Zahnstangen sind:
- Geradverzahnung ist die einfachste Form, die in vielen Industrieanwendungen eingesetzt wird.
- Schrägverzahnung reduziert Geräuschentwicklung und wird in Anwendungen mit hohen Anforderungen an Laufruhe eingesetzt.
- Ritzel und Zahnstange bieten präzise lineare Bewegung und finden Anwendung in CNC-Maschinen und Robotern.
8. Welche Faktoren beeinflussen die Auswahl der richtigen Zahnstange?
Bei der Auswahl der richtigen Zahnstange für eine bestimmte Anwendung sollten verschiedene Faktoren berücksichtigt werden. Hier sind einige wichtige Einflussfaktoren:
Lastanforderungen: Die zu übertragenden Lasten und Kräfte sind entscheidend für die Auswahl einer geeigneten Zahnstange. Es ist wichtig, die maximale Belastung, die die Zahnstange tragen muss, zu ermitteln und sicherzustellen, dass sie den Anforderungen standhalten kann.
Genauigkeitsanforderungen: Je nach Anwendung können unterschiedliche Genauigkeitsanforderungen bestehen. Es ist wichtig zu überlegen, ob eine hohe Präzision erforderlich ist und ob die gewählte Zahnstange diese Anforderungen erfüllen kann.
Umgebungsbedingungen: Die Umgebung, in der die Zahnstange eingesetzt wird, spielt ebenfalls eine Rolle bei der Auswahl. Faktoren wie Temperatur, Feuchtigkeit, chemische Exposition oder das Vorhandensein von Schmutz können die Wahl des Materials und die erforderlichen Schutzmaßnahmen beeinflussen.
Geschwindigkeit und Bewegung: Die Geschwindigkeit und Art der Bewegung sind weitere wichtige Faktoren. Je nach Anwendung können unterschiedliche Geschwindigkeiten und Bewegungsmuster auftreten, die bei der Auswahl der richtigen Zahnstange berücksichtigt werden sollten.
Platzbedarf: Der verfügbare Platz für die Zahnstange kann ebenfalls ein Faktor sein. Es ist wichtig zu überlegen, ob die gewählte Zahnstange in den verfügbaren Raum passt und ob gegebenenfalls Anpassungen vorgenommen werden müssen.
Die wichtigsten Informationen bei der Auswahl der richtigen Zahnstange sind:
- Lastanforderungen bestimmen die Belastbarkeit der Zahnstange.
- Genauigkeitsanforderungen beeinflussen die Auswahl der Zahnstange.
- Umgebungsbedingungen und Bewegungsmuster sind ebenfalls zu berücksichtigen.
- Der verfügbare Platz kann den Auswahlprozess beeinflussen.
Es ist ratsam, bei der Auswahl einer Zahnstange auch die Empfehlungen des Herstellers, Normen und branchenspezifische Anforderungen zu berücksichtigen. Eine gründliche Bewertung aller relevanten Faktoren kann dazu beitragen, die optimale Zahnstange für die spezifische Anwendung zu finden.
9. Kann eine Zahnstange repariert werden?
Ja, in einigen Fällen ist es möglich, eine Zahnstange zu reparieren, wenn sie beschädigt oder abgenutzt ist. Die Art und der Umfang der Reparatur hängen jedoch von der Art der Schäden ab. Hier sind einige mögliche Reparaturmaßnahmen:
Oberflächenbearbeitung: Bei leichten Verschleißerscheinungen kann eine Oberflächenbearbeitung durch Polieren oder Schleifen helfen, die Funktionalität der Zahnstange wiederherzustellen. Dies kann jedoch nur bei begrenztem Verschleiß und Beschädigung der Oberfläche angewendet werden.
Reparatur von Beschädigungen: Bei schwereren Beschädigungen wie Rissen oder Brüchen kann eine Reparatur erforderlich sein. Dies kann das Schweißen, Löten oder Kleben der beschädigten Stelle umfassen. Es ist wichtig sicherzustellen, dass die Reparaturmethode die erforderliche Festigkeit und Haltbarkeit bietet.
Es ist wichtig zu beachten, dass nicht alle Arten von Schäden repariert werden können und dass die Wirksamkeit der Reparatur von verschiedenen Faktoren abhängt. Es wird empfohlen, Fachleute zu Rate zu ziehen, um eine genaue Beurteilung der Schäden durchzuführen und die geeigneten Reparaturmaßnahmen zu bestimmen.
Die wichtigsten Informationen zur Reparatur von Zahnstangen sind:
- Oberflächenbearbeitung kann bei leichtem Verschleiß angewendet werden.
- Reparatur von schweren Beschädigungen erfordert möglicherweise Schweißen.
Bitte beachten Sie, dass die Entscheidung zur Reparatur einer Zahnstange von verschiedenen Faktoren abhängt, einschließlich der Art und des Ausmaßes der Schäden sowie der Kosten-Nutzen-Analyse im Vergleich zum Austausch der Zahnstange. Eine sorgfältige Beurteilung und professionelle Beratung sind ratsam, um die beste Lösung zu finden.