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DER KONSTRUKTEUR 10/2020

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DER KONSTRUKTEUR 10/2020

KONSTRUKTIONSELEMENTE IN

KONSTRUKTIONSELEMENTE IN DER FEDERFORM LIEGT DIE IN DER FEDERFORM LIEGT DIE KRAFT KRAFT PRODUKTE UND ANWENDUNGEN Was bedeutet der Begriff „technische Federn“ genau? Welche Metallfedernarten sind damit gemeint und für welche Kraftzustände und Anwendungen werden sie verwendet? Der folgende Beitrag gibt auf diese Fragen Antworten und geht auf weitere Eigenschaften von technischen Federn ein. Unter dem Begriff technische Federn sind alle Metallfedern zusammengefasst, die in technischen Anwendungen eingesetzt werden. Die besondere Eigenschaft von technischen Federn ist ihre reversible Formänderung bei Belastung. Ermöglicht wird dies durch die spezielle Formgebung und den verwendeten Federwerkstoff. Technische Federn werden in nahezu allen Branchen eingesetzt, beispielsweise im Maschinenbau, in der Elektro- und Medizintechnik, der Lebensmittelbranche, der Luft- und Raumfahrt, und erfüllen dort vielfältige Aufgaben. Technische Federn, wie Formfedern, Flachfedern, Flachformfedern, Kontaktfedern, Druckfedern, Zugfedern und Spiralfedern, werden dabei als Speicherelemente, Messelemente, Schwingungselemente, Ruheelemente und Lagerelemente verwendet. FEDERTECHNIK Die Grundtechnik aller technischer Federn beruht auf ihrem Vermögen, potentielle Energie zu speichern und diese kontrolliert in kinetische Energie umzuwandeln und umgekehrt. Für folgende Kraftzustände werden häufig technische Federn eingesetzt: ■ Rückstellkraft: Die Federkraft wird hierbei als Gegenkraft eingesetzt, um die bewegte Masse in die vorherige Ruhelage zurückzuführen. Diese Rückstellkraft ist die häufigste Anwendung von technischen Federn und wird von Formfedern, Flachfedern, Druckfedern, Zugfedern und Schenkelfedern in gleichem Maße bereitgestellt. ■ Haftkraft: In kraftschlüssigen Verbindungen stellen Sicherungsund Federscheiben Druck- und Haftkräfte bereit, die einer ungewollten Lockerung, zumeist von Schrauben und Muttern, entgegenwirken. ■ Ausgleichskraft: Bei Form-, Maß- oder Positionsänderungen anderer Bauteile, werden technische Federn oft verwendet, um einen Ausgleich zu schaffen oder die elektrische Verbindung aufrecht zu erhalten. Hierfür eignen sich, je nach Aufgabe, Formfedern, Flachfedern, Kontaktfedern, Druck- oder Schenkelfedern. ■ Gewichtskraft: Die Feder wird zur gleichmäßigen Lastverteilung zwischen Körpern genutzt. Bestes Beispiel hierfür ist die Federkernmatratze, die diese Gewichtskraft mit speziellen konischen Druckfedern bereitstellt. ■ Antriebskraft: Durch die Vorspannung einer technischen Feder wird Energie gespeichert, die dann bei Entspannung freigesetzt wird und bewegliche Geräte antreibt. Mit Spiralfedern werden beispielsweise mechanische Uhren angetrieben oder flexible Hundeleinen eingerollt. ■ Schwingungs- und Dämpfungskraft: Mit der Aufnahme von kinetischer Energie durch eintreffende Kräfte oder Stöße verformt sich die technische Feder. Beim Ausschwingen der Masse wird diese kinetische Energie wieder in potenzielle Energie umgewandelt. So sorgen beispielsweise Blattfedern für eine sichere Ladung vor einwirkenden Kräften und Stößen. FEDERENTWICKLUNG Das Ziel bei der Neuentwicklung einer technischen Feder ist es, für die gegebene Anwendung eine Feder zu konstruieren, die unter Berücksichtigung aller Umstände perfekt passt. Funktion, Form und Abmessungen müssen dabei so gewählt werden, dass die technische Feder die geforderte Federarbeit optimal erfüllt. Dabei spielen verschiedene Faktoren in der Federentwicklung eine wichtige Rolle – etwa, welche Aufgabe die technische Feder erfüllen muss, welche Federbewegung gewünscht ist, wie groß der vorhandene Bauraum ist und welche Anschlussbauteile vorliegen. Dazu kommen Eigenschaften und Besonderheiten aus der Gesamtkonstruktion und aus den Einsatzbedingungen. So sind oft Korrosionsbeständigkeit, elektrische Leitfähigkeit oder eine möglichst wirtschaftliche Fertigung zu berücksichtigen beziehungsweise Grundlage der Federnkonstruktion. Bild: Gutekunst + Co. KG Federnfabriken www.federnshop.com 38 DER KONSTRUKTEUR 2020/10 www.derkonstrukteur.de

2-BACKENMODUL: KLEINE ALTERNATIVE ZUM GROSSEN ZENTRISCHSPANNER Maximale Flexibilität bei großem Teilespektrum und geringen Stückzahlen – das verspricht das Hainbuch-Baukasten-System. Ganz gleich, ob runde, kubische, kleine oder große Bauteile, mit dem Baukasten- System ist laut Anbieter jede Werkstückspannung möglich. Die verschiedenen Adaptionsspannmittel sind schnell umgerüstet. Der Spannmittelhersteller erweitert seinen Baukasten permanent, damit der Anwender für die jeweilige Spannsituation immer die am besten geeignetste Lösung hat. Eines hat jedoch noch gefehlt, eine Adaption, um kubische Teile zu spannen, und deshalb hat Hainbuch das 2-Backenmodul auf den Markt gebracht. Mit den bewährten Spannköpfen werden runde Werkstücke von außen gespannt. Stoßen diese aber an ihre Grenzen, weil ein größerer Werkstückbereich gespannt werden muss, greift man auf eine Backenspannung mit dem 3-Backenmodul zurück. Für kubische Teile, die zentrisch auf Bearbeitungszentren und Fräsmaschinen gefertigt werden, auf das 2-Backenmodul. In zwei Minuten kann so von Außen- auf Zentrischspannung umgerüstet werden. Das 2-Backenmodul ist sogar bis zu 1 500 min -1 rotierend einsetzbar. Aufgrund seiner kleinen und leichten Bauweise ist es laut Hersteller die perfekte Alternative zu einem großen und schweren Zentrischspanner. Die Grundeinheit, in die das Backenmodul eingesetzt wird, ist ein Hainbuch-Spannfutter oder Spannstock. Der Umbau ist ohne Spannmittelwechsel und dank der integrierten Schnellwechsel-Schnittstelle Centrex ohne Ausrichtaufwand möglich. www.hainbuch.com DEHNHÜLSEN-SPANNDORN: MEHR SPIELRAUM BEIM VERZAHNEN Der Dehnhülsen-Spanndorn HDDS von Ringspann ist eine präzise, flexible Alternative zu hydraulischen Dehnspannzeugen. Bei einigen Herstellern ist er schon als Standardkomponente für Verzahnungsmaschinen in Erprobung. Der mechanische Spanndorn hat eine Rundlaufgenauigkeit von ≤ 5 µm und erreicht eine absolute Aufweitung, die vier Mal größer ist als die der meisten hydraulischen Spannzeuge. Er kann Werkstücke mit Bohrungen bis Toleranzklasse IT10 aufnehmen. Seine einzige Verschleißquelle sind seine Spannscheiben. Um diese auszutauschen, muss er nicht von der Spindel abgezogen werden. Der Spanndorn vereinfacht laut Anbieter die Umsetzung vollautomatisierter Fertigungskonzepte. Im Gegensatz zu anderen hydraulischen Dehnspanndornen, die Handlingsystemen eine hohe kinematische Präzision abverlangen, weist er eine hohe Dehnrate auf, die ihn deutlich toleranter macht. www.ringspann.de

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