Spannsätze werden in verschiedenen Industrien eingesetzt: im Maschinenbau, in der Antriebstechnik oder der Verpackungs- und Lebensmittelindustrie, an Bandtrommeln, Förderbändern und anderen Transportsystemen. Es gibt sie in zehn bis zwölf verschiedenen Bauformen, die auf spezifische Anwendungen ausgerichtet sind. Hier spielt nicht nur die Größe eine Rolle, sondern auch welche Pressungen an welchen Stellen entstehen sollen. TAS Schäfer bietet Spannsätze z.B. ab einem Innendurchmesser von 20mm bis über einem Meter an.
Auch das Material variiert; als besonders hoher Standard gelten hochfester Stahl und rostfreier Edelstahl. Abhängig vom Einsatzort müssen Spannsätze zudem resistent gegen äußere Einwirkungen wie Säure oder Luftfeuchtigkeit sein. Spannsätze aus rostfreiem Material werden z.B. im Maschinenbau, Öl- und Gas- sowie der Lebensmittelindustrie genutzt, etwa in Abfüll- oder Rühranlagen.
Die Vorteile von Spannsätzen
Zwar nimmt die Montage von Spannsätzen etwas mehr Zeit in Anspruch als jene von Standard-Welle-Nabe-Verbindungen wie Keil-, Zahn- oder Passfederverbindungen, denn diese müssen nur zusammengesteckt werden. Der Spannsatz wird dagegen eingesetzt und muss über Spannschrauben festgezogen werden. Vorteile ergeben sich aber aus anderen Eigenschaften: Für eine Spannsatzverbindung muss die Welle nicht bearbeitet werden und kann ihre zylindrische Form behalten. Damit findet keine Schwächung der Querschnitte statt, wie sie bei einer Verzahnung der Welle und der Nabe bei einer herkömmlichen Verbindung der Fall ist. Im Falle einer herkömmlichen Verbindung benötigt die Welle nicht nur einen größeren Querschnitt, was sie teurer macht; das übertragbare Drehmoment reduziert sich, die Welle wird schwächer und durch die Bewegung kann Spiel entstehen, was die Präzision der Maschine beeinträchtigen und zu Beschädigungen und Ausfällen führen kann. Im Umkehrschluss ist die Verbindung mit Spannsätzen damit nicht nur günstiger, weil Herstellungsschritte wie Fräsen eingespart werden können, sondern auch stabiler. Einmal verbaut, benötigen Spannsätze keine Wartungen mehr.
Wichtig für die Anwendung ist darüber hinaus die freie Positionierbarkeit von Spannsätzen. Soll z.B. für eine Verpackungsmaschine die Nabe eines Hebels, Schwungrads oder Zahnriemens auf einer Welle befestigt werden und wird dafür eine Verzahnung genutzt, muss die Endposition exakt stimmen und ist nicht mehr veränderbar. Der Spannsatz kann dagegen aufgesetzt, axial frei auf der Welle verschoben, rotiert und dann festgezogen werden.
Sonderlösung für eine Seilbahn
Als Welle-Nabe-Verbindung der großen Wellen und Räder, die Drahtseile von Seilbahnen und Skiliften bewegen, sind Spannsätze optimal geeignet und mit ihrer zylindrischen Form leicht zu montieren. TAS Schäfer beispielsweise ist es in diesem Kontext gelungen, eine Bauform zu entwickeln, die die oft unvermeidbare Beschädigung der Welle im Montageprozess von Standardspannsätzen verhindert. In intensivem Austausch mit einem Anwender hat TAS Schäfer ein neues Design für einen konkreten Anwendungsfall entwickelt: Bei der neuen Bauform wird die direkte axiale Bewegung des Spannsatzes auf der Welle und in der Nabe vermieden – sie findet stattdessen im Spannsatz selbst statt. Damit können Kratzer und Spuren an Welle und Nabe verhindert werden. Diese beeinträchtigen zwar die Kraftübertragung und damit die Funktion nicht, können aber zu Materialfressern führen und damit das wegen Länge und Materialqualität oft teuerste Bauteil, die Welle, stark beschädigen.
Umfangreiche Modifikationen mit Nachberechnungen und Überprüfungen der Konstruktion waren für diese Sonderlösung notwendig. Mit dem Anwender wurden dafür im Vorfeld die Anforderungen an die Festigkeit der Materialien, die Belastbarkeit der vorhandenen Teile, Maße und Funktionsweise geklärt. Da sich die Spannsätze in die bestehende Rahmenkonstruktion drücken, musste der Rahmen in der Lage sein, diesen Druck auszuhalten. TAS Schäfer passte die Abmessung der Spannsätze soweit an, dass die Pressung des Spannsatzes die Anwenderbauteile nicht beschädigt und dennoch genügend Kraft übertragen werden kann. Ebenfalls mussten Relativbewegungen der Bauteile auf den Oberflächen der Kundenteile vermieden werden.
Zukünftige Entwicklungen
Spannsätze von TAS Schäfer bieten durch diese Arten der Optimierung Vorteile gegenüber dem Standard: Der Spannsatz 3020 hat sich z.B. bei Bandantrieben bzw. Bandtrommeln als Einstiegsmodell mit optimalem Preis-Leistungs-Verhältnis erwiesen. Er ist einfach aufgebaut und wird in großen Stückzahlen eingebaut, muss aber auch oft ausgetauscht werden, da die Biegebelastung der Anwendung sehr hoch ist.
TAS Schäfer hat hier als Schwachpunkt die Verschraubung identifiziert, diese verbessert und kleinere Anpassungen der Geometrie der Bauteile vorgenommen. Außerdem wird statt des Vergütungsstahls C60 bzw. C45 der Stahl 42CrMo4 eingesetzt, der hinsichtlich der Festigkeit bessere Eigenschaften mitbringt. Diese Spannsatz-Sonderlösung von TAS Schäfer hat eine längere Lebenszeit und eignet sich für den Einsatz in Bandtrommeln, wo die Standardausführung an ihre Grenzen kommt. 42CrMo4 setzt TAS Schäfer für alle Baureihen seiner Spannsätze ein.
