Mortiseräder

Ein Scheibenkamerad ist ein großes gusseisernes Zahnrad, dessen Zähne nicht aus dem Metall selbst bestehen, sondern austauschbare Holzblöcke (sogenannte Klötze oder Zapfen) sind, die in Nuten, also rechteckige Schlitze, getrieben werden, die in die Radfläche oder den Umfang geschnitten sind. Die Holzzähne greifen in die Zähne eines kleineren metallenen Ritzels ein und übertragen so die Drehbewegung durch die Maschine. Diese Hybrid-Konstruktion aus Metall und Holz war vom 18. Jahrhundert bis zur Mitte des 20. Jahrhunderts der Standard für schwere Holzbearbeitungsmaschinen.

Die Nuten selbst sind rechteckige Hohlräume, die kreisförmig um den Rad-Durchmesser angeordnet sind und normalerweise so beabstandet sind, dass die Zähne gleichmäßig verteilt sind. Die Holzklötze, meist aus Hartholz wie Apfelbaum- oder Hornbaumholz, sind so geformt, dass sie fest in diese Nuten passen, und werden entweder durch Reibung allein oder durch Metallstifte befestigt, die durch das Rad und ins Holz getrieben werden. Die Fläche jedes Holzzahns ist so abgewinkelt, dass sie zum erforderlichen Eingriffswinkel mit dem Ritzel passt.

Warum Holz statt durchgehend Metallzähne

Die Holzzähne erfüllen einen entscheidenden praktischen Zweck: Sie fungieren als verschleißbares Element, das beschädigt werden oder abnutzen kann, ohne dass das teure gusseiserne Radgehäuse selbst in Mitleidenschaft gezogen wird. Bei einer Blockierung oder einem Stoßlast bricht oder schert der Holzzahn ab und schützt so das Zahnrad vor Rissbildung. Ein gebrochener Holzklötz ist auch leichter und billiger zu ersetzen als das komplette Zahnrad neu zu gießen oder zu bearbeiten. Außerdem läuft Holz leiser als Metall-auf-Metall-Kontakt und hat selbstschmierend wirkende Eigenschaften, was bei Maschinen mit primitiven Schmiersystemen und Dauerbetrieb wichtig war.

Scheibenkameraden waren besonders in Sägemühlen, Mehlmühlen und Schreinereien verbreitet, wo sie Teil der Hauptkraftübertragung von einem Wasserrad oder einer Dampfmaschine zur Säge oder zum Hobel bildeten. Die Größen reichten je nach erforderlichem Drehzahlverhältnis und Drehmoment von 3 bis 8 Fuß Durchmesser oder größer. Das Ritzel, das mit einem Scheibenkameraden eingriff, wurde oft Laternenpinion genannt, wenn es ebenfalls Holzzähne hatte, oder Eisenritzel, wenn es aus Vollguss bestand.

Der Begriff 'Nut' bezieht sich direkt auf die Konstruktionsmethode: die rechteckigen Löcher (Nuten), die in den Radkörper geschnitten sind. Dieses Konzept ist in modernen Maschinen veraltet und wurde vollständig durch gusseiserne oder bearbeitete Zahnräder ersetzt, die kompakter sind, weniger Wartung benötigen und präziser arbeiten. Allerdings werden Scheibenkameraden noch immer in einigen historischen Mühlen und bei der Restauration historischer Maschinen verwendet.