Normalien im Werkzeugbau - Knöpfe, Hebel und Griffe

Normalien sind unverzichtbare Bausteine im Werkzeugbau und Formenbau. Sie bilden die Grundlage für die Herstellung präziser Formen, Werkzeuge und Vorrichtungen. Normalien sind Standardkomponenten und dienen der Effizienzsteigerung, Kostensenkung und Gewährleistung der Interoperabilität von Fertigungsprozessen. Wie Normalien definiert sind, was sie von Normteilen abgrenzt und wo Normalien wie Knöpfe, Hebel und Griffe zum Einsatz kommen, wird in diesem Artikel beschrieben.

Definition - Was sind Normalien?

Normalien sind standardisierte Maschinenelemente, die im Maschinenbau sowohl im Werkzeugbau als auch im Formenbau zum Einsatz kommen. Besonders im Werkzeugbau sind Normalien essenzieller Bestandteil zur Gewährleistung immer kürzer werdender Entwicklungs- und Lieferzeiten.

Abzugrenzen sind Normalien von Normteilen. Normteile sind standardisierte Bauteile, die durch offizielle Normen wie DIN-Normen geregelt werden. Dabei werden alle Einzelheiten des Normteils in der Norm beschrieben. Normteile sind z.B.: Schrauben, Unterlegscheiben, Muttern, Rohre, Lager aller Art und Dichtungen.

Normalien hingegen unterliegen keiner speziellen Norm. Sie sind vereinheitlichte Elemente, die in verschiedenen Varianten und Größen vorgefertigt werden. Normalien sind massenhaft hergestellte Teile mit gleicher Bauform und Eigenschaft. Sie werden so häufig verwendet, dass sich eine Standardisierung dieser Teile lohnt. Dies können neben vielen anderen Teilen nicht genormte Schrauben, Unterlegscheiben oder Formteile sein. Normalien kommen häufig dort zum Einsatz, wo Teile zwar in großer Menge benötigt werden, jedoch aus konstruktiven Gründen keine Normteile eingesetzt werden können.

Entwicklung von Normalien - Werkzeugbau früher und heute

Die Entwicklung von Normalien ist eng mit der Industrialisierung verknüpft. Stetig wachsende Produktionszahlen führten zu einem Bedarf an standardisierten Komponenten. Nur so konnte die Effizienz und Austauschbarkeit der Komponenten gewährleistet und die Produktion vereinfacht werden. Im Zuge dessen begannen schon im 18./19. Jahrhundert, verschiedene Unternehmen ihre eigenen Werkstandards zu entwickeln. Wenig später entstanden die ersten Normungsorganisationen, die den Weg für die Einführung von Normteilen ebneten. Doch Normteile waren nicht für alle Branchen ausreichend: Mit der Automobilindustrie hat sich im 20. Jahrhundert eine Industrie mit spezifischen Anforderungen entwickelt, denen die Normteile nicht immer gerecht werden konnten. Es mussten eigene Standards her: Diese sogenannten Werknormen bilden die Grundlage für Normalien. Durch den Aufschwung der Fertigungsindustrie in der Nachkriegszeit entwickelten auch Unternehmen außerhalb der Automobilbranche zunehmend ihre eigenen Standards. Normalien waren nun weitverbreitet. Und heutzutage können sie Dank der Einführung von CAD-Technologien, globalen Lieferketten und steigender Digitalisierung noch präziser und effizienter produziert werden.

Vorteile von Normalien

Normalien sind Bauteile, die in der Regel schon lang erprobt sind (z.B. in Eigenschaft und Form, nach Werknorm) und deren Funktion somit gewährleistet werden kann. Als standardisierte Teile sind sie außerdem schnell verfügbar und leicht austauschbar. Diese Standardisierung ermöglicht es, Normalien ähnlich wie Normteile einzusetzen, da sie in gleicher Form und Eigenschaft in großer Menge verfügbar sind. Sie sind funktional und dimensional Normteilen gegenüber oft gleich bis gleichwertig, weisen aber, da sie keiner Normierung unterliegen, eine konstruktiv sehr große Bandbreite auf. Ohne den aufwendigen Normierungsprozess können Normalienhersteller somit schneller auf Marktbedürfnisse reagieren. Meist stehen sogar leicht zugängliche CAD-Modelle für Normalien zur Verfügung, da es sich immer um dieselben Bauteile handelt. Ein weiterer Vorteil ist, dass Normalien in großer Menge hergestellt werden, was sie verhältnismäßig günstig macht.

Werden Normalien wiederkehrend und in großen Mengen durch Kunden bestellt, werden diese häufig vom Lieferanten eingelagert oder ins Standardsortiment aufgenommen. Sie können somit ohne große Zeitverluste zum Kunden geliefert werden.

Normalien für den Formenbau und Werkzeugbau

Ein Großteil der Normalien wird im Werkzeugbau und Formenbau eingesetzt. Der Werkzeugbau befasst sich mit der Entwicklung und Herstellung von industriell verwendeten Werkzeugen. Das sind z.B. spezialisierte Vorrichtungen, die vor allem für die Massenproduktion verwendet werden. Häufig kommen bei der Herstellung CNC-gesteuerte Werkzeugmaschinen zum Einsatz. Typische Werkzeuge sind z.B.: Stanzwerkzeuge, Schneidwerkzeuge und Biegewerkzeuge. Der Formenbau ist ein spezieller Bereich des Werkzeugbaus. Hier werden Formen für verschiedene Formgebungsverfahren hergestellt. Normalien finden dabei z.B. beim Spritzguss Einsatz.

Folgende Bauteile können dabei z.B. als Normalie ausgelegt sein

• Führungselemente: z.B. Führungsstangen, dienen der präzisen Ausrichtung und Führung beweglicher Teile.
• Zentrierbuchsen, Zentrierstifte: richten Werkzeughälften zueinander aus.
• Auswerferstifte: drücken geformte Teile aus der Form.
• Dichtungselemente: verhindern das Austreten von Flüssigkeiten aus dem Werkzeug, wie z.B. Kühlmittel.
• Spann- und Halteelemente: sorgen für den Halt der Formkomponenten auch während des Formprozesses.
• Verschiedene Bolzen (Kugelbolzen, Justierbolzen): dienen der präzisen Bewegung und Ausrichtung von Werkstücken oder Bauteilen.
• Bohrungsbuchsen: Bohrungsbuchsen dienen dazu, eine präzise Führung von Werkzeugen bei der Bearbeitung von Bohrungen zu gewährleisten.
• Gewindeeinsätze: Ein Gewinde, das in Materialien eingesetzt wird, welche selbst keine Gewinde aufnehmen können.

Auch im Werkzeugbau erhöht sich durch die Globalisierung der Wettbewerbsdruck. Es müssen immer schneller neue Lösungen entwickelt werden, was die Unternehmen zu einer ständigen Effizienzsteigerung zwingt. Gerade Normalien liefern hier eine verlässliche Grundlage und ein erhebliches Kosteneinsparungspotential.

Normalien bei MISUMI

Im MISUMI-Shop finden sich eine Vielzahl an Drehgriffen, Handrädern, Knöpfen und Klemmhebeln in verschiedenen Ausführungen. Griffe gibt es drehbar und feststehend mit verschiedenen Griffformen. Beispielsweise gibt es für Handräder verschiedene Griffe wie starre Handgriffe, Konusgriffe oder Klappgriffe. Im Shop angeboten werden neben vielen weiteren Artikeln auch Scheibenhandräder oder herkömmliche Handräder. Auch gerändelte Handräder aus Aluminium und Edelstahl sind verfügbar. Nachfolgend wird näher auf Hebel und Knöpfe eingegangen.

Spann- und Klemmhebel

Angeboten werden Klemmhebel, Spannhebel, Versatzhebel oder feststehende Hebel.

Mit Klemmhebeln lassen sich Werkstücke schnell und einfach klemmen und lösen. Sie bestehen aus einem Griff und einer Klemmvorrichtung. Die Klemmvorrichtung wird gedreht, was den Hebel entweder spannt oder löst:

• (1) Klemmhebel mit Druckknopf
• (2) Doppelarmige Klemmhebel
• (3) Verstellbarer Klemmhebel
• (4) Spannhebel
• (5) Ratschenklemmhebel
• (6) Nockenhebel/Exzenterhebel
• (7) Flachspannhebel

* Der Klemmhebel wird immer durch Drehen festgezogen (anhand der Gewindegänge). Auf der Abbildung ist lediglich die Neupositionierung des Hebels bzw. Hebelarms dargestellt.

• 1: Die Klemme wird entriegelt, indem der Hebel nach oben gezogen wird und sich dabei die Verzahnung zwischen Spannelement und Bedienhebel löst.
• 2: Der entriegelte Hebel kann nun in die gewünschte Richtung gedreht werden.
• 3: Die Rückholfeder sperrt nach Loslassen des Hebels die Verzahnung zwischen Spannelement und Bedienhebel automatisch wieder; die Klemme ist verriegelt.

Normalien wie Klemm- und Spannhebel werden in unterschiedlichsten Varianten angeboten. Sie unterscheiden sich neben den verwendeten Materialien und der Möglichkeit einer Ausführung mit z.B. Innen- oder Außengewinde, unter anderem in ihrem grundlegenden Wirkungsprinzip. Es wird zwischen einer durch ein Gewinde oder durch einen Exzenter (Versatz) erzeugten Klemmwirkung unterschieden. Eine weitere Unterscheidung ist die Möglichkeit der Verstellbarkeit des Bedienungshebels selbst. Hier sind starre und verstellbare Klemmhebel mit Außen- oder Innengewinde erhältlich, wobei verstellbare Klemmhebel zusätzlich mit einer Ratschenfunktion, Sperre oder Drehmomentbegrenzung ausgestattet sein können. Nicht zuletzt sind verschiedene Hebelformen wie z.B. L-Form, T-Form und Y-Form verfügbar.

Mit Versatzhebeln, auch Exzenterhebeln, lässt sich eine versetzte Bewegung durchführen. Sie haben einen Achsbolzen und eine Druckscheibe verbaut. Durch Betätigen des Hebels zieht sich die Druckscheibe fest, das Werkstück wird fixiert.

Feststellschrauben, Feststellmuttern und Knöpfe

Feststellschrauben, Feststellmuttern und Knöpfe gibt es in verschiedenen Ausführungen.

Knöpfe gibt es z.B. in den folgenden Varianten:

• (1) Pilzgriff
• (2) und (3) Drei-Stern- und Fünf-Stern-Griff
• (4) Rändelknopf
• (5) Kreuzgriff

Rändelschrauben und Rändelmuttern haben einen Kopf mit meist geriffelten Seiten und sind für eine werkzeuglose Verwendung konzipiert. Ihr geriffelter Kopfumfang bietet eine gute Griffigkeit, um die Schraube oder Mutter von Hand anziehen zu können.

Pilzgriffe wiederum sind eine mögliche Option, wenn das Sicherungselement vorrangig durch Zug oder Druck bewegt wird. Durch ihre ergonomische Form lassen sie sich schnell bedienen. Sie kommen zum Beispiel bei Kugelsperrbolzen mit Pilzgriff als Zughilfe oder als Betätigungsgriff in Not-Aus-Schaltern zum Einsatz. Kreuzgriffe bieten durch ihre Form einen sicheren Halt bei der Bedienung. Daher lassen sich bei geringem Platzbedarf hohe Drehmomente übertragen. Sie kommen z.B. in Ventilen zum Einsatz.

3-Stern-Griffe haben eine kompakte und effiziente Kraftübertragung und eignen sich auch bei beengten Platzverhältnissen. 5-Stern-Griffe sind gut geeignet für schwere Maschinen und Spannvorrichtungen.

Griffe

Griffe gibt es neben weiteren in folgenden Varianten:

Überblick über Griffe bei MISUMI

• (1) Handkurbel
• (2) Handrad mit Griff
• (3) Standardgriff
• (4) Klappgriff mit Feder
• (5) Drehgriff, klappbar
• (6) gerändeltes Handrad
• (7) Griff, klappbar
• (8) Bügelgriff, versenkbar

Klappbare Griffe oder der versenkbare Bügelgriff eignen sich z.B. für Situationen, in denen wenig Platz vorhanden ist oder aber ein herausstehender Griff ein Sicherheitsproblem darstellt, z.B. durch Stoßen oder Hängenbleiben.

Griffe an Kurbeln dienen der optimalen Bedienbarkeit, da sie einen bequemen und festen Halt bieten. Außerdem verbessern sie die Kraftübertragung durch eine effizientere und genauere Drehbewegung. Das kann insbesondere bei manuellen Maschinen und Werkzeugen von Vorteil sein.