Alpha-Spanner, Bild: Tünkers

Der Alpha-Spanner ist ein selbstverriegelnder Kompaktspanner. Er verfügt über ein gekapseltes Monoblockgehäuse in Aluminiumwerkstoff mit integrierter Mechanik und Flachzylinder. Bild: Tünkers

Dank des Portfolios, das der Ratinger Maschinenbauspezialist Tünkers anbietet, muss kein Konstrukteur mehr Spanngeräte oder Schweißzangen selbst entwickeln. Stattdessen kann er sich aus fertigen Bauelementen bedienen, seine individuelle Fertigungsanlage komponieren und dabei auch noch von geringeren Kosten profitieren, weil sich die Baukastenelemente in hohen Stückzahlen produzieren lassen. Außerdem entfallen die Entwicklungskosten von aufwendigen Sonderkonstruktionen. Doch die Standardisierung bietet noch einen weiteren Vorteil, und zwar für die Instandhaltung. Denn durch die auf Lager befindlichen Bauteile lassen sich Stillstandzeiten von Produktionsanlagen minimieren. Rund 80 Prozent der in der Regel geforderten Funktionen kann der Anlagenbauer über den Baukasten abdecken. Dessen Bestandteile eignen sich nicht nur für die Verarbeitung von Blechteilen, sondern sie greifen und spannen auch Kunststoff oder Holz.

Klassische Kniehebel- und Kurvenmechanik im Vergleich

Spannkraftverlauf, Bild: Tünkers
Herkömmliche Spanner verfügen über eine Kniehebelmechanik, die erst in der Endlage hohe Drehmomente erzeugt. Bei der Kurvenmechanik setzt die volle Wirkkraft bereits etwa drei Millimeter vor der Endlage an. Bild: Tünkers

Kompakter, starker Alpha-Spanner

Wesentlicher Bestandteil des Automationsbaukastens ist der Alpha-Spanner, der bei einer kompakten Baugröße eine hohe Leistungsausbeute erzielt. Entwickelt wurde er als Antwort auf die Anforderung der modernen Rohbautechnologie, mehr Arbeitsinhalte in der Fertigungszelle durch flexible Vorrichtungen für verschiedene Modellvarianten zu verwirklichen. Der Bauraum wird geringer und bedingt beengte Platzverhältnisse in den Vorrichtungen. Gleichzeitig wird eine höhere Kraft erforderlich, da hochfeste Bleche, Mehrlagenverbindungen und breite, flächige Konturstücke höhere Spannkräfte erfordern. Zu guter Letzt steht über allem noch der Anspruch, den Energieverbrauch im Vorrichtungsbau zu reduzieren. Zusammengefasst heißt dies, dass die moderne Spanntechnik leistungsfähiger, kleiner und sparsamer werden muss.

Spannkraftformel

Spannkraftformel, Bild: Tünkers
Die dem Spannwerkzeug abverlangten Umformkräfte: Die Formel F = 48 x s³ beschreibt näherungsweise den Zusammenhang der erforderlichen Spannkraft für einen Verformungshub von vier Millimetern in Abhängigkeit von der Blechdicke. Bild: Tünkers

Vorteilhafte Kurvenmechanik

Der Alpha-Spanner ist ein kompaktes Technikpaket in konsequenter Leichtbauweise. Ihn zeichnet eine kompakte Anordnung von Kniehebeltechnik, Zylinder und Antriebsachse in einem gemeinsamen Monoblock-Gehäuse aus. Der konsequente Einsatz von Aluminium führt zu einem geringen Gewicht, denn nur die Kniehebelkomponenten und die Kolbenstange sind aus Stahl. Alle Lagerstellen sind mit Nadellagern ausgeführt, wodurch ein Setzverhalten und Kraftabfall über die Lebensdauer vermieden werden. Seine besondere Kraft erzeugt der Alpha-Spanner durcheine Kurvenmechanik. Herkömmliche Spanner verfügen über eine Kniehebelmechanik, die erst in der Endlage hohe Drehmomente erzeugt. Für einen sicheren Spannprozess sind jedoch nicht die Endkräfte, sondern die zu Beginn des Umformprozesses verfügbaren Kräfte entscheidend, um das Bauteil in Position zu bringen. Hier arbeitet die Kurvenmechanik deutlich effizienter, denn die volle Wirkkraft setzt bereits bei circa zwei bis drei Millimeter vor der Endlage an.

Den richtigen Spanner finden

Wichtig ist die Auswahl des jeweils geeigneten Spanners für die anstehende Spannaufgabe. Denn die richtige Spannerauswahl sorgt für einen stabilen und reproduzierbaren Spannprozess, der gleichzeitig die Voraussetzung für einen sicheren Fertigungsprozess, etwa durch das Punktschweißen, bildet. Bei zu klein dimensionierten Spannern sind Qualitäts- und Prozessfehler programmiert. Eine zu große Dimensionierung hat nicht nur höhere Kosten, sondern auch höhere Energieverbräuche zur Folge. Die Auswahl des jeweils geeigneten Spanners fängt mit der Abschätzung der erforderlichen Spannkräfte an. In der Praxis muss man davon ausgehen, dass die Bauteile aus dem Presswerk toleranzbehaftet sind. Eine Aufgabe des Spannwerkzeugs besteht darin, diese Abweichungen vor dem Fügeprozess zu eliminieren. Auch wenn diese Differenzen nur wenige Millimeter betragen, werden vom Spannwerkzeug über diesen Wegverlauf Umformkräfte abverlangt, die mit der Blechdicke zunehmen. Diese Umformkräfte sind mithilfe eines Versuchsaufbaus exemplarisch ermittelt und eine vereinfachte Kraftformel zur Ermittlung der Spannkräfte abgeleitet worden. Die Formel F = 48 x s³ beschreibt näherungsweise den Zusammenhang der erforderlichen Spannkraft für einen Verformungshub von vier Millimetern in Abhängigkeit von der Blechdicke. Hinzu kommt, dass die verfügbare Spannkraft von der Spannarmlänge abhängig ist. Doppelte Armlänge bedeutet halbe Spannkraft. Daher ist auch die Definition der Spannarmlänge ein weiterer, wesentlicher Faktor bei der Spannerauswahl. Weitere Richtlinien zur Bestimmung einer Vorauswahl vor Beginn der Detailkonstruktion stellt der Hersteller seinen Kunden gerne zu Verfügung.

Auch wenn der Schwerpunkt des Automationsbaukastens auf dem Spannen und Greifen von Werkstücken liegt, bietet er viele weitere Komponenten bis hin zur Fördertechnik. Auch das Stanzen, Prägen oder Fügen sowie das Dosieren und Kleben lassen sich standardisiert ohne großen Konstruktionsaufwand verwirklichen. Für bestimmte Anwendungsszenarien steht dem Planer auch ein Konfigurator zu Verfügung, mit dem sich schnell die passende Lösung finden lässt. wk, aru