Volle Leistung, halbe Kosten

Maschinenelemente

Klemmelemente – Bei längerem Stillstand sinken die Kolben von hydraulischen Pressen ohne geeignete Klemmeinrichtungen unkontrolliert ab und müssen aufwendig eingerichtet werden. Pneumatische Klemmelemente verhindern das Absinken zuverlässig und sparen zugleich Kosten.

02. November 2011

Ein Problem beim Einsatz von hydraulischen Pulverpressen zur Herstellung von Schneidkeramikteilen ist das Absinken der Kolben in den Stempelplatten während der Stillstandszeiten an Wochenenden oder Feiertagen: Als Folge müssen die Maschinen beim Wiederanlauf immer wieder zeitaufwendig neu eingerichtet werden. Konstruktiv vermeiden lässt sich dieser Aufwand durch den Einbau von Klemmelementen, die das Absinken der Stempel verhindern. Im Gegensatz zu anderen Einsatzbeispielen mit solchen Sicherheitselementen ist es bei diesem Fall jedoch nicht erforderlich, verfahrende Massen abzubremsen. Der international bekannte Herstel-ler von Pulverpressensystemen Komage Gellner KG aus Kell am See in Rheinland-Pfalz verwendete dazu in seinen Pressen der SerienS und KHA bisher hydraulisch betätigte Systeme, die jedoch relativ aufwendig und teuer sind. Die Konstrukteure des Unternehmens suchten deshalb eine Lösung, mit der sich das Herabsinken der Ober- und Unterstempelplatten durch längere Stillstände kostengünstiger vermeiden lässt.

Nach einer Anfrage bei der ACE Stoßdämpfer GmbH in Langenfeld im Rheinland entschieden sich die Maschinenbauer aus dem Hunsrück für einen Test mit den pneumatischen Klemmelementen der Baureihe Locked PN, die sich für den Einsatz an Kolbenstangen und anderen zylindrischen Elementen eignen. Der geleistete Service sowie die Preise überzeugten die Maschinenbauer schnell, sich von den bisher eingesetzten hydraulischen Klemmelementen zu verabschieden.

Das jetzt in den hydraulischen Pressen greifende Funktionsprinzip der neuen Klemmelemente ist so schlicht wie effektiv: Im geklemmten Zustand wird die Spannkraft des mechanisch vorgespannten Federblechsystems als Haltekraft in die Klemmbuchse eingeleitet. Damit ist die Stange bzw. Welle geklemmt. Wenn diese wieder gelöst werden soll, entspannt eine druckluftbeaufschlagte Membran das Federblechsystem und löst die Klemmbuchse, sodass die Stange wieder frei beweglich ist. Die im hier vorgestellten Fall verwendeten Modelle besitzen Haltekräfte von 2.000 Newton und bewegen sich damit im gleichen Rahmen wie die zuvor verwendeten hydraulischen Maschinenelemente. Für andere Fälle stehen jedoch auch leistungsstärkere Pendants mit Haltekräften bis zu 27 Kilonewton zur Verfügung.

Kostenvorteil überzeugt

Die Pressenhersteller waren aus funktioneller Sicht mit den zuerst eingesetzten hydraulischen Klemmen zwar absolut zufrieden, ausschlaggebend für die Entscheidung zugunsten der neuen Maschinenelemente waren jedoch die geringen Kosten für die pneumatisch getriebenen Klemmelemente, die weniger als die Hälfte der früheren Elemente betragen. Als weitere Vorzüge zeigten sich geringere Systemkosten und einfachere Integration in die Konstruktion. Zudem lassen sich die modular aufgebauten Klemmelemente segmentweise stapeln, sodass für jede Anwendung die erforderliche Klemmkraft individuell skaliert werden kann.

Aufgrund der durchweg positiven Erfahrungen wollen die Maschinenbauer aus dem Hunsrück die Zusammenarbeit mit ACE in Zukunft ausbauen. In der Planung ist bereits ein Projekt, bei dem zwischen den Führungsstangen und der Klemmbuchse eine Verschleißbuchse montiert wird.

Für andere Einsatzfälle kommen zudem auch weitere Klemmelemente von ACE in Frage. So bieten die Langenfelder Spezialisten neben der PSerie zur Klemmung von Kolbenstangen mittlerweile insgesamt sechs Serien von Klemmelementen, die sich unter anderem zur Klemmung von Linearführungen und Z-Achsen eignen. Dazu kommen seit 2010 die Sonderserien Locked LZ-P für die Klemmung von schwerkraftbelasteten Achsen sowie die Reihe Locked LZ-E, bei der die Federpakete über zwei Miniatur-Elektromotoren vorgespannt werden. Dieses erste elektrisch betätigte Haltesystem von ACE empfiehlt sich deshalb speziell für den Einsatz in Maschinen, bei denen konstruktionsbedingt auf eine Pneumatik bzw. Hydraulik verzichtet wurde.

Alle Elemente sind für bis zu eine Million Zyklen ausgelegt und eignen sich daher auch für Langzeit-Anwendungen sowie für sicherheitsrelevante Funktionen. Im Unterschied zu vielen konventionellen Lösungen für den Not-Stopp lassen sich alle Vertreter der Locked-Familie je nach Anforderung direkt an der verfahrenden Masse anbringen, um sie an jedem beliebigen Punkt des zurückgelegten Weges schnell und sicher abzubremsen. Dabei sind sie im Not-Stopp-Einsatz unabhängig von der Energieversorgung der Maschine oder Anlage, die es zu schützen gilt. Dies gilt auch für die elektrisch betriebenen Modelle. Die Klemmelemente dienen damit als eigenständiges Sicherheitssystem für die jeweilige Applikation.bt

Auf einen Blick

-Die pneumatische Stangenklemmung der Serie Locked PN des Dämpfungstechnikspezialisten ACE eignet sich für Stangendurchmesser von 16 bis 50 Millimeter und arbeitet in beiden Bewegungsrichtungen.

-Die modular aufgebaute erreicht Haltewerte bis zu 27.000 Newton. Durch Verbinden von bis zu drei Klemmeinheiten zwischen Grund- und Deckplatte können die Klemmkräfte variabel erhöht werden.

-Die automatische Klemmung bei Druckluftabfall ermöglicht den Einsatz als Sicherheitselement

-Die Abmessungen der Deck- und Bodenplatte sind auf die Flanschmaße der Standardzylinder nach ISO 15552 abgestimmt.

Erschienen in Ausgabe: 08/2011