Flachdraht-Federn sind den Klassikern häufig überlegen

Der Charme der flachen Welle

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Die von TFC angebotenen Flachdraht-Federn haben es in sich: Als Rundfedern brauchen sie teils nur halb so viel Platz wie gängige Spiralfedern und sind sogar im Mini-Format erhältlich. Als Linearfedern realisieren sie kostengünstig Einrast-, Anpress- und Abdichtfunktionen.

Malte Zapf
Leiter Marketing bei TFC Bochum

Wie lassen sich sichere Einschnapp- oder Einrastvorgänge realisieren? Was hält zwei Bauteile mit einer definierten Nachgiebigkeit auseinander? Oder wie kann eine Komponente zuverlässig gegen eine Konterfläche gedrückt werden? Für die einfache mechanische Realisierung dieser Funktionen erweisen sich die Flachdraht-Linearfedern von TFC in der Form einer Welle oft als technisch geschickte und wirtschaftliche Lösung. Die Bandfedern sind aus hochwertigem Feder- oder Edelstahl gefertigt und stammen aus der Produktion des US-Herstellers Smalley.

Sie werden beispielsweise in rotierenden Einrast-, Schließ- und Positionierelementen eingesetzt: Hier setzen sie in Nuten gelagerte Arrettierbolzen oder -stifte unter Vorspannung, um sicherzustellen, dass die beweglichen Komponenten des Bauteils beim gewünschten Drehwinkel „einschnappen“. Dabei sind die Flachdraht-Linearfedern so ausgelegt, dass sie eine präzise Last bereitstellen, die einen definierten Reibungswiderstand für die Rotation erzeugt. Ein anderer Anwendungsfall – diesmal aus der Fluidtechnik – veranschaulicht den Einsatz der Smalley-Linearfedern von TFC als Anpress- beziehungsweise Abdichtelemente: Im Rotor einer Drehschieberpumpe dienen sie dazu, die beweglichen Leitschaufeln – also die Schieber – von hinten radial unter Last zu setzen und sie während der Rotation nach außen gegen die Wandung des Schöpfraums zu drücken. Ziel ist es hierbei, eine optimale Abdichtung zu erreichen, um den Wirkungsgrad der Pumpe zu steigern.

Hergestellt im No-Tooling-Cost-Verfahren

Hergestellt werden die Flachdraht-Linearfedern so wie auch die Rundfedern von Smalley nach dem patentierten No-Tooling-Cost-Verfahren, bei dem ein vorgehärteter Flachdraht über eine hohe Kante gewunden wird (Kasten). Dadurch zeichnen sich die Federn durch eine hohe geometrische Präzision und ein gratfreies Randprofil aus. Sie haben ein längliches und fortlaufend wellenförmiges Design. Infolgedessen wirkt die Federkraft – anders als bei herkömmlichen Spiralfedern – in einer geraden Linie. Bei genauerer Betrachtung ergeben sich daraus mehrere konstruktive Möglichkeiten.

Zunächst erhält der Anwender eine Feder, die bei axialer Lagerrichtung radiale Kräfte entfaltet. Die gleiche radiale Kraftrichtung entfaltet die Linearfeder auch, wenn man ihre Enden zu einem Ring zusammenführt – etwa um sie um ein zylindrisches Werkstück herum zu legen. Wird die Linearfeder jedoch geradlinig eingesetzt und auf Zug belastet, so bietet sie eine axial wirkende (Gegen-)Kraft. Je nach Installation und Einbaulage können mit der Smalley-Linearfeder von TFC also definierte Kräfte sowohl in axialer als auch radialer Richtung aufgebracht werden. TFC hat über 200 Größen auf Lager – darüber hinaus stehen Experten mit Beratung zur Verfügung.

Smalley-Wellenfedern brauchen 50 % weniger Bauraum

Damit eng verwandt sind die runden Wellenfedern aus dem Hause Smalley, die aus denselben Flachdraht-Werkstoffen bestehen. Ihr großes Plus: Bei gleichem Federweg und gleicher Belastbarkeit brauchen sie bis zu 50 % weniger axialen Bauraum als konventionelle Runddrahtfedern. Bei diesem Vorzug ist die Entwicklung aber nicht stehengeblieben. Galt es bislang als nahezu unmöglich, solche Flachdrahtfedern mit extrem kleinen Querschnitten zu fertigen, so ist diese Hürde nun genommen. Als Smalley-Vertriebspartner kann TFC jetzt winzige Wellenfedern mit Durchmessern von nur noch 5,0 mm in seinem Standard-Sortiment der Baureihe Crest-to-Crest anbieten. Als Sonderlösung sind sogar noch kleinere Abmessungen bis zu 4,0 mm Durchmesser realisierbar. Die nun erreichten Marken gleichen einem Quantensprung in der Welt der Wellenfeder-Fertigung.

Ein Novum: Wellenfedern im „Knopfzellenformat“

TFC liefert die Wellenfedern im „Knopfzellenformat“ als kostengünstige Standardteile aus. Damit eröffnen sich viele Möglichkeiten für die axiale (und radiale) Reduzierung von Bauräumen und die Miniaturisierung von Komponenten. Auch konstruktiv bedingte Kollisionsprobleme lassen sich damit lösen. Schaltknöpfe, Druckventile, Steckverbinder und viele andere Produkte, bei denen ein Federweg, eine Vorspannung oder eine Rückstellung benötigt werden, lassen sich nun noch schlanker auslegen. In letzter Konsequenz unterstützen die Crest-to-Crest-Minis auch die Realisierung energieeffizienter Leichtbau-Konstruktionen: Denn wo weniger Bauraum benötigt wird, sinkt der Materialaufwand für die gesamte Peripherie.

Die neuen Mini-Wellenfedern liegen bei TFC in verschiedenen Varianten und Werkstoffen vor, in ein- und mehrlagigen Ausführungen mit offenem Spalt oder überlappenden Enden. Weitere Unterscheidungsmerkmale sind die Anzahl der Windungen und Wellen, die freie Höhe und etliche Faktoren mehr. Im Mittelpunkt steht freilich immer die Last. Wie bei allen Federn unterstützt das TFC-Team die Anwender mit qualifizierter Beratung und kostenlosem Service rund um die Auswahl. Darüber hinaus lassen sich auch anwenderspezifische Abmessungen kurzfristig realisieren.


Die Flachdrahtfeder

Wie wird sie gefertigt? Der US-Hersteller Smalley nutzt dazu die Kantenwindungstechnik, die auch als No-Tooling-Cost- oder Circulair-Grain-Verfahren bekannt ist. Dabei wird ein vorgehärteter Flachdraht über eine hohe Kante gewunden. Bei der runden Wellenfeder führt dies zu einem um bis zu 50 % verringertem Bauraum.



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