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Der richtige Angelpunkt

Auswählen und Berechnen von Scharnieren und Bändern
Der richtige Angelpunkt

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Mit dem richtigen Angelpunkt ließe sich die Welt aus den Angeln heben. Der globale Markt fordert unter den Aspekten Fertigung, Montage und Service auch auf dem Sektor der Scharniere und Bänder ständige Innovationen. Bewährtes hat zwar seinen angestammten Platz, jedoch erobern spezialisierte Produkte mit kombinierten Funktionen rasant den Markt.

Der Beitrag stammt von der Southco Europe Ltd., Cheltenham/UK

Eine Tür ist nicht immer nur eine Tür, eine Klappe nicht nur ein am Ort bleibender Deckel. Hinzu kommt, dass der Einsatz von Dichtungen gegen klimatische Einflüsse und Forderungen nach EMV-Sicherheit bei Türen und Klappen neue Maßstäbe setzt:
– Wahlweise mehrere Befestigungsarten für die kostenbewusste Fertigung
– Die Herstellung von Tür und Gehäuse soll an verschiedenen Orten möglich sein
– Scharniere oder Bänder sollen nicht von außen zugänglich sein – aus Gründen der Ästhetik und der Sicherheit (vandalensicher)
– Beschläge sollen dem unverwechselbaren Design eines Produktes entsprechen
– Notwendigkeit der Zertifizierung der Scharniere und Bänder, beipielsweise bei Einsatz in bestimmten Bereichen wie in der Medizin-, der Lebensmittel- oder der Kommunikationstechnik
– Ungehinderter und schneller Zugang für den Servicefall: Eine Serviceklappe sollte beispielsweise in definierten Positionen ohne zusätzliche Arretierungen offen bleiben.
Dieses Paket berechtigter Forderungen setzt voraus, dass die Wahl geeigneter Scharniere und Bänder schon zu einem frühen Zeitpunkt der Entwicklung stattfindet.
Spezialisten auf dem Sektor der Verschluss- und Verbindungstechnik wie Southco sind bes-tens gerüstet. Sie bieten neben Spezialscharnieren und Bändern auch maßgeschneiderte Lösungen an.
Auswahlkriterien für Scharniere oder Bänder
Für den Konstrukteur oder Designer sind folgende Auswahl- und Bemessungskriterien entscheidend:
  • 1. Der Hauptaspekt bei der Wahl eines geeigneten Scharniers oder Bandes ist die Frage nach den auftretenden Kräften, die auf die Drehachsen wirken: Neben dem Eigengewicht von Tür oder Klappe sind mögliche externe Kräfte zu beachten
  • 2. In enger Wechselbeziehung zum Hauptaspekt steht die Frage, wie sich die ausgewählten Scharniere oder Bänder in die Gesamtkonstruktion einbinden lassen. Vorgaben wie der Abstand und die Eignung von Tür- und Rahmenkonstruktion für die Montage sind kostenbestimmende Faktoren. Zu prüfen ist beispielsweise
– ob die Drehachsen innen oder außen liegen sollen
– ob die Tür aufliegend oder bündig mit dem Rahmen schließen soll
– welche Befestigungsart die geeignete ist und
– ob Montagetoleranzen ausgeglichen oder ein konstanter Anpressdruck beispielsweise durch einstellbare Bänder erzielt werden kann
  • 3. Passen die Beschläge zum Gesamtdesign? Dieses Krite-rium steht wiederum in Wechselbeziehung zu den vorangegangenen Punkten. Produkte aus Kunststoffen oder mit pulverbeschichteter Oberflä-che gestatten unterschiedliche Farbgestaltungen. Sind Montageelemente sichtbar? Lassen sie sich durch Blenden verdecken? Auch Sicherheitsaspekte sind zu berücksichtigen – innenliegende Beschläge sind vandalensicher und stellen keine Verletzungsgefahr dar.
  • 4. Welcher Öffnungswinkel ist erforderlich? Sind Scharniere mit internen Friktionswiderstand oder interner Rastmechanik zu wählen? Sollen sich die Scharniere leicht trennen lassen?
  • 5. Liegt bereits eine Zertifizierung vor? Welche Schutzart (NEMA/IP) wird erfüllt? Welcher UL-Spezifikation genügen die eingesetzten Kunststoffe? Ist das Produkt lebensmittelsicher (beispielsweise NSF-zertifiziert)…
Darüber hinaus können im Einzelfall weitere wichtige Kriterien zu beachten sein.
Berechnung der auf die Drehachsen wirkenden Kräfte
Für das Berechnen der auf die Drehachsen wirkenden Lastfaktoren werden folgende Hinweise gegeben:
  • 1. Die auf Scharniere oder Bänder wirkende Kraft besteht aus einer axial (Raxial) und einer radial (Rradial) wirkenden Komponente, die sich im Idealfall auf die Anzahl der Scharniere oder Bänder gleichmäßig verteilt. In der Praxis ist jedoch davon auszugehen, dass diese Kraftverteilung, bedingt durch Fertigungs- und Montagetoleranzen, ungleich ist. Hinzu kommt, dass die extern auf eine Tür wirkenden Kräfte ebenfalls nicht genau zu erfassen sind, so dass ein entsprechender Sicherheitsfaktor anzusetzen ist.
  • 2. Beim Schließen gegen Dichtungen ist die Hälfte des aufzubringenden Anpressdruckes gegen die Dichtung der radial wirkenden Komponente zu beachten, da die andere Hälfte auf die Schließpunkte wirkt und hier zu berücksichtigen ist.
  • 3. Bei Scharnieren mit internem Friktionswiderstand oder einer internen Rastmechanik sind die Halte- und Stellkräfte zu ermitteln. Für die folgende Basiskalkulation dieser Kräfte ist der Einfachheit halber nur von einer Anordnung von zwei Scharnieren oder Bändern in vertikaler oder horizontaler Achse auszugehen. Es werden weder ein Sicherheitsfaktor noch der zusätzliche Anpressdruck berücksichtigt.
Anordnung in der vertikalen Achse
Die axial wirkende Komponente wird bestimmt durch das Gewicht (Fdoor) des Türblattes oder der Klappe einschließlich aller Beschläge, das im Schwerpunkt (Cg) wirkt und den auf das Türblatt extern wirkenden Kräfte (Fext). Diese Kräfte sind zu addieren und durch die Anzahl der Schaniere/Bänder zu dividieren (hier 2):
Bei der Berechnung der radial wirkenden Komponente sind die Distanzen zu berücksichtigen, in denen die Einzelkräfte auf die Scharniere oder Bänder wirken. Die Produkte aus Kraft mal Distanz sind zu addieren und durch den Abstand der Schaniere oder Bänder zu dividieren.
Anordnung in der horizontalen Achse
Die axial wirkende Komponente ist Null. Die radial wirkende Komponente ist getrennt für jedes Scharnier oder Band zu berechnen:
Für das Berechnen der Haltekräfte in der horizontalen Achse gilt:
Das Gewicht der Klappe einschließlich aller Beschläge (Fdoor) erzeugt das Drehmoment (Tdoor), welches zu überwinden ist, um ohne äußere Einwirkung die Klappe in Position zu halten. Der Öffnungswinkel ist mit cos q zu berücksichtigen.
Tdoor = Fdoor x d1 x cosq
Ist Tresist die Haltekraft, die von allen Scharnieren zu erbringen ist, um die Klappe in Position zu halten, so gilt:
Tresist $ SF x Tdoor
(mit SF=Sicherheitsfaktor)
Damit lässt sich aus Tresist die Anzahl der erforderlichen Scharniere ermitteln.
Um die Position der Klappe zu ändern, ist eine externe Stellkraft Fext aufzubringen. Sie wirkt im Abstand d2 von der Drehachse.
Schließen gegen Dichtungen
Die beim Schließen gegen Dichtungen erforderliche Gesamtkraft (FA) errechnet sich aus dem Produkt der Gesamtlänge der Dichtung (L) und der auf die Dichtung wirkenden Kraft (C). Ein Sicherheitsfaktor von min. SF = 1,1 ist zu berücksichtigen.
Diese Kraft wirkt je zur Hälfte auf die Drehachsen und auf die Schließpunkte. Auf die Drehachsen wirkt diese Anpresskraft beim Schließen und in geschlossenem Zustand, sie ist gegebenenfalls bei der Berechnung der radial wirkenden Kraft zu berücksichtigen.
Ausführliche Informationen zu den vorgestellten Produkten sind im Internet unter www.southco.com zu finden. Die Online-Produktauswahl in sechs Sprachen hilft schnell und unkompliziert.
Ausführliche Informationen
Southco-Handbuch
KEM 571
Technische Literatur zum R6-Scharnier
KEM 572
Internet
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