Keine Schraube locker

Schutzvorrichtungen

Verbindungsverfahren – Die MRL schreibt unverlierbare Befestigungsmittel für feststehende, trennende Schutzeinrichtungen vor. Aber nicht, wie die Verbindung konkret aussehen muss.

12. November 2009

Für die Befestigungsmittel von feststehenden, trennenden Schutzeinrichtungen definiert die neue EU-Maschinenrichtlinie im Anhang I, Ziffer 1.4.2.1 folgende Anforderung: »Die Befestigungsmittel müssen nach dem Abnehmen der Schutzeinrichtungen mit den Schutzeinrichtungen oder mit der Maschine verbunden bleiben.« Leider ist bisher nicht eindeutig definiert, welchen Anforderungen die Verbindung zwischen Befestigungselement und Schutzeinrichtung beziehungsweise Maschine genügen muss. Es sind zum Beispiel keine Aussagen darüber zu finden, wie fest diese Verbindung ausgeführt werden muss. Was im ersten Augenblick wie eine einfach zu erfüllende Forderung erscheint, stellt den Konstrukteur vor ungeahnte Schwierigkeiten.

Unbekanntes Problem

Einerseits existieren kaum sinnvolle Lösungen, mit denen Standardschrauben ohne großen Aufwand diese Anforderung erfüllen, andererseits sollen eine Umkonstruktion von bewährten Konzepten und zusätzliche Kosten möglichst vermieden werden. Konstrukteure waren mit ähnlichen Forderungen bisher nur konfrontiert, wenn es darum ging, Schrauben als Montage-Erleichterung zu befestigen, oder als Verliersicherung für kritische Anwendungen. Beispielsweise, damit eine Schraube bei der Demontage nicht auf empfindliche oder stromführende Bauteile fällt. Die dafür entwickelten Halteelemente sind für die Anforderungen der EU-Maschinenrichtlinie wegen zu geringer Haltekraft oder beschränkter Abmessungsvielfalt nur bedingt geeignet. Ein weiteres Problem besteht darin, dass die benötigten Stückzahlen eher gering und nur schwer abschätzbar sind, sodass eine Massenproduktion derzeit nicht absehbar ist. Das bisher am weitesten verbreitete Verbindungselement für trennende Schutzeinrichtungen ist die Schraube. Betrachtet man die Aufgabenstellung analytisch, stellt man schnell fest, dass eine sinnvolle Verbindung zwischen einer gelösten Schraube und dem Schutzelement nur über ein formschlüssiges Zusatzelement zu erzielen ist, wenn die anderen Bauteile nicht massiv geändert werden sollen. Der Einsatz eines weiteren Elements im Fügebereich verändert aber die Verschraubungsparameter und muss bei der Auslegung der Verbindung mit berücksichtigt werden. Ein zusätzlicher Berechnungs- und Montageaufwand ist in jedem Fall unumgänglich. Weitere Anforderungen an diese Halteelemente für Schrauben : Zum einen sollte die Trennfuge im demontierten Zustand frei bleiben, um eine problemlose Montage und Demontage zu ermöglichen, zum anderen darf sich das Halteelement nicht durch das Lösen der Schraube selbst entfernen lassen. Gegebenenfalls muss ein Mittenversatz der Befestigungslöcher zwischen der Schutzeinrichtung und der Grundkonstruktion möglich sein. Aus wirtschaftlichen Gesichtspunkten sind ein geringer Teilepreis, eine einfache Montage und eine möglichst universelle Einsetzbarkeit erwünscht. Im Wesentlichen lassen sich drei unterschiedliche Verfahren unterscheiden, mit denen lose Schrauben unverlierbar an einem Bauteil fixiert werden können: Erstens Halteelemente, die von der Gegenseite montiert werden, zweitens Hülsenelemente, die drehbar mit dem Schraubenschaft verbunden sind, und drittens Elemente, die den Kopf der Schraube befestigen oder zurückhalten. Dabei hat jede dieser Möglichkeiten spezifische Vor- und Nachteile: Bei den Halteelementen, die von der Gegenseite montiert werden, handelt es sich um einfache und preiswerte Massenartikel aus Metall oder Kunststoff, deren Montage relativ einfach ist. Allerdings sollte für diese Elemente eine Senkung oder Ähnliches vorgesehen werden, um sie nicht mit zu verspannen. Bei der Demontage ist nicht gewährleistet, dass die Haltefunktion immer erhalten bleibt. Die Forderung, dass die Trennfuge frei bleiben soll, wird ohne zusätzliche Maßnahmen nicht erfüllt. Hülsen, die drehbar mit einer Schraube verbunden sind, finden sich bisher nur in diversen Sonderanwendungen. Für die Herstellung dieser Elemente sind spezielle Verfahren notwendig, sodass die Auswahl möglicher Hersteller gering ist. Die Montage an das Schutzelement kann durch Einpressen, Kleben, Nieten, Einclipsen oder thermisches Fügen erfolgen.

Der Einzelfall zählt

Bei den Elementen, die den Kopf der Schraube befestigen oder zurückhalten, wird die Verbindung zwischen Schraube und Schutzelement durch ein von außen sichtbares und zugängliches Element erzeugt. Denkbar sind dazu entweder ein starrer Bügel, der das Herausnehmen der Schraube aus der Durchgangsbohrung verhindert, oder ein flexibles Element, mit dem die Schraube quasi angekettet wird. Beide Ausführungen müssen durch eine zusätzliche Verbindung am Bauteil befestigt werden. Die optische Erscheinung wirkt allerdings wenig professionell. In vielen Anwendungsfällen müssen die Konstrukteure individuelle Gegebenheiten berücksichtigen. Deshalb gibt es keine Universallösung, die überall anwendbar wäre.

André Röhr, Böllhoff GmbH/aru

Fakten

- Beim Helicoil mit Klemmwindung des Spezialisten für Verbindungs- und Montagetechnik Böllhoff wird die Schraube durch die Bohrung im Schutzelement gesteckt und der Helicoil über wenige Gewindegänge von Hand bei der Montage aufgeschraubt. Das Schutzelement kann bündig an die Maschine angesetzt werden, wobei die Schraubenspitze mit dem Helicoil in der Senkung der Gewindebohrung eintaucht. Die Schraube kann dann mit jedem beliebigen Montagewerkzeug angezogen werden. Der Helicoil stützt sich auf dem Boden der Senkung ab – die Schraube wird einfach hindurchgeschraubt. Bei der Demontage kann die Schraube mit jedem beliebigen Werkzeug gelöst werden. Der Helicoil klemmt auf der Schraube, bis er sich an der Unterseite des Schutzelements abstützen kann. Dann wird die Schraube durch den Helicoil hindurchgeschraubt, bis sie das Gewinde der Senkbohrung verlassen hat. Die Wirkung der Klemmwindung setzt automatisch wieder ein und der Helicoil dreht mit der Schraube mit, sodass die Schraube weiterhin mit dem Schutzelement verbunden bleibt.

- Der Vorteil der Haltebuchse mit Elastomerteil von Böllhoff liegt darin, dass das Elastomerteil außen an der Metallhülse eine Dämpfungsfunktion wahrnimmt und es gleichzeitig ermöglicht, dieses Element ohne zusätzlichen Fügeaufwand in die Schutzeinrichtung einzudrücken. Die entsprechende Nut ist so gestaltet, dass dieses Bauteil für verschiedene Blechdicken geeignet ist. Das Radialspiel zwischen den einzelnen Komponenten ermöglicht einen deutlichen Mittenversatzausgleich.

Erschienen in Ausgabe: 08/2009