Hersteller von Steckverbindern setzen auf Wellenfedern und Sicherungsringe von TFC
In Elektrotechnik, Telekommunikation und Fluidtechnik gehören mechanische Steckverbinder und Kupplungen zu den unverzichtbaren Installationselementen. Als zugentlastende Schnittstellen zwischen Energie-, Daten- und Medienleitungen sollen sie einfach in der Handhabung sein und über lange Standzeiten sichere Anschlüsse und Verbindungen garantieren. Um die Steckverbinder darüber hinaus kompakter bauen zu können und ihre Funktionalität zu optimieren, verwenden viele namhafte Hersteller inzwischen die ein- und mehrlagigen Wellenfedern und Sicherungsringe von TFC.
Ganz gleich, ob in den Steckverbindern für elektro- und informationstechnische Anwendungen oder in den Kupplungen für fluidtechnische Applikationen – es sind kleine Federn und Sicherungsringe, die hier entscheidende Beiträge leisten für die mechanische Betriebssicherheit und Funktionalität dieser Installations- und Anschlusselemente. Insbesondere innovative Hersteller, die bei der Konstruktion ihrer Steckverbinder kinematische Optimierungen, reduzierte Bauräume oder generelle Miniaturisierungen verwirklichen wollen, setzen dabei verstärkt auf die Smalley-Wellenfedern und -Sicherungsringe aus dem Portfolio von TFC. Die Gründe dafür liegen in den speziellen Eigenschaften dieser ein- und mehrlagigen Premium-C-Teile aus gewalztem Flachdraht.
Raumgewinn durch Wellenfedern
Sicherer Geräteanschluss für die Industrieautomation: In diesem mehrpoligen Elektro-Steckverbinder dient eine einlagige Flachdraht-Wellenfeder von TFC (gelb) als zentrales Funktionselement der Bajonet-Verriegelung
Die Flachdraht-Wellenfedern erweisen sich in der Steckverbinder-Konstruktion immer dann als richtige Wahl, wenn Federwege, Vorspannungen oder Rückstellungen zu realisieren sind. Meist ist dies bei der Umsetzung von zuverlässigen Clip-, Klemm- und Einrast-Mechanismen oder von Optimierungen mit dem Ziel einer verbesserten Zugentlastung und Anschlusssicherheit der Fall. Hierbei gewinnen die Konstrukteure der Steckverbinder durch den Einsatz der Wellenfedern bis zu 50 Prozent mehr axialen Bauraum sowie etwas mehr radialen Bauraum als bei der Verwendung von konventionellen Runddrahtfedern – bei gleichem Federweg und gleicher Belastbarkeit. Sie schaffen sich also zusätzlichen Freiraum, der sich für die Realisierung kompakter Detaillösungen oder dringend erforderlicher Miniaturisierungen nutzen lässt. Grundsätzlich punkten die Wellenfedern überall dort, wo ein linearer Kraftverlauf oder eine präzise Lastaufnahme benötigt wird, für herkömmliche Druckfedern allerdings kein Platz im Steckverbinder vorhanden ist. Dabei bieten die Flachdraht-Wellenfedern von TFC dieselbe Federkraft wie eine Druckfeder aus Runddraht.
In jeder gewünschten Losgröße hergestellt werden die Wellenfedern in einem Verfahren namens No-Tooling-Cost® bzw. Circulair-Grain®, das das US-Unternehmen Smalley entwickelt hat. Mit dieser innovativen Variante der Kantenwindungstechnik lassen sich ein- und mehrlagige Wellenfedern mit Durchmessern von nur 4,0 mm (bis 400 mm) aus Federstahl, nichtrostenden Edelstählen, Superlegierungen sowie Kupferlegierungen, Phosphorbronze und Titan fertigen.
Verkanten und Verklemmen vermeiden
Großer Nachfrage aus dem Bereich der Steckverbinder-Herstellung erfreut sich dabei vor allem die Produktlinie Crest-to-Crest®, die Wellenfedern mit durchgängigen Mehrfachwindungen umfasst. Sie haben auslaufende Enden oder 360°-geschlossene, parallel verlegte Enden. Mit ihnen lassen sich die größten Bauraum-Reduzierungen erzielen. Geht es vorrangig darum, die innere Mechanik der Steckverbinder sicher vor dem Verkanten, Verklemmen und Blockieren zu bewahren, empfiehlt TFC auch seine einlagigen Wellenfedern mit spaltfrei überlappenden Enden. Darüber hinaus gibt es die Wellenfedern vom Typ NESTED, die dank mehrfacher plan aufeinander liegender Windungen hohe Vorspannkräfte aufnehmen können, sowie stabförmige Linear-Wellenfedern, die je nach Einbaulage definierte Kräfte in axialer oder radialer Richtung aufnehmen. Allen Wellenfedern gemeinsam ist, dass es sich um hochwertige Walzprodukte handelt, die keine umlaufenden Grate aufweisen – auch das ein Vorteil für die Realisierung störungs- und wartungsfreier Schnapp-, Klemm- und Rastmechaniken.
Platzsparende Konterungen und Rutschsicherungen
Kombi-Steckverbinder für die Aerospace-Elektronik: Hier agieren zwei einlagige TFC-Wellenfedern als Komponenten der mehrteiligen Verschlussmechanik, während ein TFC-Sicherungsring (vorne) die bewegliche Einheit fest im Gehäuse fixiert
Mit den gleichen Qualitätsmerkmalen ausgestattet sind die Sicherungs- und Schnappringfeder-Produktlinien Spirolox®, Hoopster® und Wavering® im C-Teile-Sortiment von TFC. Auch sie bestehen aus gewalztem Flachdraht, sind gratfrei und bieten den Steckverbinder-Konstrukteuren einen entscheidenden Vorteil: Im Unterschied zu traditionellen Spreng-, Seeger- und Sicherungsringen (DIN 471/472) weisen sie serienmäßig keine Nasen, Ösen, Bohrungen oder Spalte auf, sondern bilden einen bündigen Kreis und beanspruchen darüber hinaus keinen weiteren Platz. Für Steckverbinder, deren Konstruktion per se nicht viel Bauraum bereitstellt, sind sie also eine Ideallösung zur einfachen Realisierung von Konterungen, Zugwiderständen und Rutschsicherungen.
Die Sicherungsringe gibt es für die Innen- und Außenmontage und sowohl als Schnappringe als auch mit Mehrfach-Windungen. Allen Varianten ist gemeinsam, dass sie sich mit handelsüblichen Schlitzschraubendrehern demontieren lassen. Kurzfristig ab Lager stellt TFC fast 6.000 verschiedene Ausführungen aus den nichtrostenden Edelstählen 1.4310 (AISI 302) und 1.4401 (AISI 316) zur Verfügung. Die Bandbreite der Durchmesser reicht serienmäßig von 6,0 bis 400 mm (1/4“ bis 16“). Darüber hinaus realisiert TFC für seine Kunden sehr kostengünstig jeden Sicherungsring als kundenspezifische Sonderlösung. Auch dafür bietet das No-Tooling-Cost®-Verfahren von Smalley die fertigungstechnisch optimale Voraussetzung. Denn damit lassen sich sowohl Klein- und Vorserien als auch Spezialitäten und Prototypen ohne zusätzliche Spezialwerkzeuge oder aufwändige Modifizierungen schnell umsetzen.
Autor: Marco Sturm, freier Fachjournalist, Darmstadt
Text/Foto: TFC Ltd. Technisches Zentrum Bochum und Smalley
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