Non-Commercial-Parts für die Automatisierung

Wellenfedern und Sicherungsringe von AFC ermöglichen systemische Miniaturisierung

Die Miniaturisierung von Komponenten, die das Gewicht bewegter Massen senken, geringen Bauraum benötigen und die Energieeffizienz einer Anlage erhöhen, gehört derzeit zu den großen Trends in der Automatisierungstechnik. Das hat direkten Einfluss auf die Konstruktion von Industrierobotern, Montage- und Handlinganlagen sowie Linear-, Positionier- und Dosiersystemen. Auf der kommenden Motek wird AFC in Halle 6 zeigen, warum Wellenfedern und Sicherungsringe insbesondere bei der Realisierung kompakter Automationslösungen häufig eine entscheidende Rolle spielen.

Längst vorbei sind die Zeiten monströser Handhabungssysteme, überdimensionierter Roboter und ausladender Montagevorrichtungen. Wer heute Anlagen für die industrielle Automation baut, muss energieeffiziente, hochdynamische, modulare und smarte Konzepte realisieren. Die Nase vorn im Wettbewerb haben insbesondere jene Hersteller, deren Konstrukteure in der Lage sind, mit geringem Materialeinsatz sowohl energie- als auch platzsparende Kinematik-Komponenten und Systemlösungen zu entwickeln, die bei niedrigem Eigengewicht und geringen Raumforderungen schnelle Aktionen und kurze Taktzyklen umsetzen können. Bei der Bewältigung der hierbei auftretenden Zielkonflikte erweist sich der Einsatz sogenannter Non-Commercial-Parts für die Konstrukteure häufig als Königsweg. Zu dieser Gruppe der Maschinenelemente zählen die Wellenfedern und Sicherungsringe von Smalley, die der international agierende Distributor AFC Europe auf der diesjährigen Motek in Stuttgart präsentiert (Stand 6226, Halle 6). „Als Alternative zu konventionellen Runddrahtfedern und gestanzten Ringen kommen diese aus gewalztem Flachdraht gefertigten Elemente inzwischen in vielen Bereichen der Automatisierungstechnik zum Einsatz – beispielsweise bei der Konstruktion von Montage-, Positionier- und Dosieranlagen. Sie bewähren sich als kinematische Kernstücke vor allem dann, wenn kompakte und leichte Lösungen gefragt sind“, sagt Johannes Lambertz, Technischer Leiter von AFC Europe in Bochum.

Highlight der Raumoptimierung

Die Smalley-Wellenfedern und -Sicherungsringe liegen in verschiedenen Ausführungen und großer Auswahl vor und können 24/7 bestellt werden. Das Angebot der möglichen Werkstoffe ist großzügig und AFC räumt seinen Kunden selbst bei Kleinserien viel Freiraum für individuelle Anpassungen ein. Auf diese Weise lassen sich diese Flachdrahtprodukte an fast jedes konstruktive Szenario anpassen, das bei der Realisierung von kinematischen Baugruppen für die Automatisierungstechnik eine Rolle spielt. Dabei lassen sich sowohl mit den Wellenfedern als auch mit den Sicherungsringen funktionelle Optimierungen, Sicherheitsvorteile und Raumgewinne umsetzen, die mit herkömmlichen Runddrahtfedern und gestanzten Ringen kaum zu verwirklichen sind. Als platzsparendes Highlight besonders erwähnenswert sind hierbei die Wellenfedern der Serie Crest-to-Crest^®. Da sie nämlich bei gleichem Federweg und gleicher Belastbarkeit bis zu 50 Prozent weniger axialen Bauraum als Runddraht- und Spiralfedern beanspruchen, bieten sie dem Konstrukteur einen erweiterten Spielraum für die Raumnutzung. Außerdem lassen sich mit Hilfe dieser mehrlagigen Wellenfedern auch konstruktive Kollisionen vermeiden und innovative Vorspannungslösungen realisieren – etwa zum Toleranzausgleich in den Wälzlager-Baugruppen der Getriebe und Gelenke von kompakten Cobots oder Portalsystemen.

Bei den Sicherungsringen ist es der Typ Spirolox^®, der Maßstäbe setzt. Er liegt ein- oder mehrlagig vor, lässt sich universell einsetzen und bietet gegenüber gestanzten DIN-Ringen einen essenziellen Pluspunkt: Er hat keine Nasen, Ösen oder Bohrungen und – je nach Ausführung – keinen Spalt. Das heißt, er schließt rundum bündig ab und ist daher erste Wahl für Konstruktionen mit eng bemessenem Raumangebot. Serienmäßig eignet er sich für Wellen, die mit bis zu 8.000 U/min drehen. Allerdings wurden nach Durchmesser-abhängigen Prüfungen auch Sonderlösungen für bis zu 17.000 U/min realisiert. Johannes Lambertz erwähnt einen weiteren Vorteil: „Gestanzte Sicherungsringe findet man kaum in dem korrosionsbeständigen Edelstahl AISI 316. Wir können die Spirolox^®-Sicherungsringe hingegen schon standardmäßig in diesem Werkstoff anbieten.“ Ingenieure und Produktentwickler der Automatisierungstechnik, die miniaturisierte Getriebe, Greifer, Gelenke, Spindeln oder andere Aktoren konstruieren müssen, wissen diese Vorzüge zu schätzen.

Schwerlastfähig und multifunktional

In seinem Portfolio führt AFC viele weitere Varianten von Wellenfedern und Sicherungsringen, die sich bei der Realisierung kompakter und gewichtsoptimierter Komponenten bezahlt machen. So gibt es beispielsweise die Schwerlast-Wellenfeder Nestawave^®. Sie überzeugt mit hoher Federkraft, großem Federweg und einer variabel auslegbaren Federkonstante. Beispielsweise im Roboterbau ist sie eine echte Alternative zu gestapelten Tellerfederpaketen. Und unter den Sicherungsringen findet sich ein wellenförmiger Typ, der bidirektionale Vorspannkräfte bereitstellt. Er dient daher nicht nur als Wellensicherung, sondern kann auch Toleranzen ausgleichen. „Wenn ein kinematisches System mechanisch oder thermisch bedingten Lageänderungen unterliegt, die rotierenden Wellen aber keinesfalls verspannen dürfen, wird dieser WaveRing^® genannte Sicherungsring oft auch für die Realisierung schwimmender Lagerungen eingesetzt“, berichtet Johannes Lambertz.

Non-Commercial-Parts wie die Flachdraht-Wellenfedern und -Sicherungsringe von AFC können gerade in kompakten Anwendungen der Automatisierungstechnik, in denen es um die Bereitstellung schneller Bewegungen auf engem Raum geht, wertvolle Beiträge leisten zur Umsetzung innovativer Ideen. Den Baugruppen-Konstrukteuren stehen die Experten von AFC zudem mit zahlreichen Serviceleistungen rund ums Engineering partnerschaftlich zur Seite. Die Möglichkeiten reichen hier von der Erstberatung und Fallbesprechung beim Kunden über die Ausgabe von technischen Unterlagen, Gratis-Mustern und CAD-Daten bis hin zur kostenlosen Designverifikation und konstruktiven Ausarbeitung. Darüber hinaus erlaubt es das von Smalley entwickelte Fertigungsverfahren für Flachdrahtprodukte, ohne aufwändige Werkzeugarbeiten kostengünstig Prototypen und Vorserien zu fertigen. Das eröffnet viel Spielraum für die Entwicklung kundenspezifischer Speziallösungen.

Marco Sturm, Freier Fachjournalist, Darmstadt