Schutz vorm Absturz

Schwerpunkt Lineartechnik

Klemmen – Die automatisierte Wicklung des Stators von Elektromotoren erfordert Präzision und Tempo. Pneumatische Stangenklemmen fixieren das Werkstück auch beim Ausfall der Druckluft.

28. Juni 2012

Ein grundsätzliches Problem beim Betrieb von Maschinen oder Anlagen ist die Gefahr von Schäden oder Verletzungen durch bewegte Teile, seien es Werkstücke, Werkzeuge oder Antriebselemente. Aufgrund der Schwerkraft gilt dies in besonderem Maße für vertikale Bewegungen: Hier können bei einer Störung schwere Maschinenteile ungebremst abstürzen. Zudem erfordern viele Anwendungen eine exakte Fixierung eines vertikal geführten Werkstücks oder Werkzeugs.

Vor dieser Aufgabe stand auch die Elmotec Statomat Vertriebs GmbH aus Karben bei Frankfurt am Main. Das Unternehmen entwickelt und baut Sondermaschinen, halbautomatische Einzelmaschinen und vollautomatische Fertigungslinien zur Produktion von Motor-Statoren und Lichtmaschinen. Die Spulen-Wickelmaschinen und Einziehautomaten von Elmotec Statomat gehören zu den modernsten Maschinen auf dem Markt. Bei diesen Automaten werden die Spulen direkt in das Einziehwerkzeug eingewickelt. Hierdurch entfällt das Risiko von Drahtbeschädigungen oder der Deformation der Spulen, wie sie bei der manuellen Bestückung von Einzelmaschinen auftreten können. Zudem verbessert die Kombination mehrerer Wickelspindeln mit einer Einziehstation die Auslastung der Station deutlich. Das Einziehwerkzeug besteht aus einem Unterteil, das sich permanent in der Einziehstation befindet, sowie mehreren Oberteilen, die zwischen der Einzieh- und den Wickelstationen transferiert werden. Die Fertigung eines Stators benötigt so lediglich 12 bis 15 Sekunden.

Ein wichtiges Element der Einziehmaschinen sind sogenannte Niederhalter, die das Werkstück für die Statorfertigung von oben fixieren. Dabei gewährleisten Klemmen an den Führungsstangen, dass der Niederhalter stets exakt positioniert bleibt. Bei der Wahl dieser sicherheitsrelevanten Bauteile entschieden sich die hessischen Maschinenbauer für die pneumatischen Stangenklemmsysteme der Baureihe PClamp der Hema Maschinen- und Apparateschutz GmbH aus Seligenstadt. Dabei laufen die beiden Führungsstangen des Niederhalters bis zur gewünschten Position durch je eine Klemme, die den Niederhalter dort zuverlässig festhalten.

Der entscheidende Vorteil des Hema-Systems gegenüber vielen anderen Klemmvorrichtungen, bei denen das Klemmmoment mechanisch, pneumatisch oder hydraulisch erzeugt wird, ist die integrierte Sicherheitsfunktion, die sicherstellt, dass die Vorrichtungen auch beim Abschalten oder einem Ausfall der Druckluftversorgung selbstständig und mit großer Kraft gehalten werden. Erreicht wird dies dadurch, dass die Klemmvorrichtung durch Beaufschlagung mit Druck nicht arretiert, sondern gelöst wird. Die eigentliche Klemmkraft wird dagegen mechanisch durch Federn erzeugt.

Unkompliziertes Innenleben

Die Klemmvorrichtung besteht im Wesentlichen aus einer Kammer, die von zwei Membranen aus Federstahl abgeschlossen wird. Wird sie mit Druckluft beaufschlagt, wölben sich die Federbleche und verkürzen sich gleichzeitig in radialer Richtung. Da die Federbleche ausgehend vom Innendurchmesser geschlitzt sind, findet die Verkürzung am Innendurchmesser, also an der Klemmhülse, statt. Die geschlitzte Klemmbuchse kann daraufhin radial auffedern und gibt die Stange frei. Der Abstand zwischen Klemme und Stange beträgt hierbei lediglich 0,05 Millimeter, was vollkommen ausreicht, um ein freies Gleiten der Vorrichtung zu gewährleisten.

Ohne Druckluft sicher fixiert

Um die Klemmung zu aktivieren, wird die Kammer zwischen den beiden Membranen aus Federstahl entlüftet. Die Federbleche kehren in ihre Ausgangsposition zurück, wobei die in ihnen gespeicherte Spannungsenergie eine Ausdehnung des Klemmelementes zur Stange bewirkt. Die Klemmvorrichtung ist nun arretiert und klemmt die Anwendung sicher und mit großer Kraft fest. Die PClamp-Systeme der Baureihe N können auf diese Weise sowohl Dreh- als auch Linearbewegungen stoppen.

Für die hessischen Sondermaschinenbauer kam es bei der gesuchten Klemmlösung jedoch nicht nur auf eine ausreichende Klemmkraft an, sondern auch darauf, dass die maximale Klemmkraft nicht zu hoch ist, damit die Klemmung bei einer Überlast während der Fertigung auch in geklemmtem Zustand nachgeben kann, um eine teure Beschädigung des Werkzeugs zu verhindern. Die PClamp-Klemmvorrichtungen sind deshalb in unterschiedlichen Größen und Ausführungen erhältlich. Sie werden standardmäßig in Versionen für einen Betriebsdruck von 4 oder 6 bar gefertigt und benötigen damit wesentlich niedrigere Drücke als hydraulische Systeme, bieten jedoch deutlich höhere Klemmwerte bei insgesamt niedrigeren Betriebskosten.

Auf einen Blick

-Die Hema Maschinen- und Apparatechutz GmbH mit Sitz im hessischen Seligenstadt ist ein führender Hersteller von Schutz- und Sichtsystemen für den internationalen Maschinenbau.

-Der Produktbereich Klemm- und Bremssysteme umfasst pneumatische und elektromagnetische Klemm- und Bremssysteme sowie manuelle und mechanische Klemmsysteme.

Erschienen in Ausgabe: 05/2012