Klemmentypen nach Funktion, Mechanismus und Material

Die Befestigung mechanischer Komponenten ist in Industrie- und Haushaltsanwendungen von entscheidender Bedeutung. Ob es sich um ein gewöhnliches Gartenrohr am Wasserhahn oder eine moderne CNC-Anlage handelt – Klemmen ist überall wichtig. Klemmen ist in verschiedenen Fertigungs- und Baubranchen wichtig, beispielsweise in der Metallverarbeitung, Holzverarbeitung, Automobilindustrie, im Baugewerbe usw. Lassen Sie uns dieses Thema im Detail besprechen.

Was ist eine Klammer?

Eine Klemme ist ein mechanisches Gerät, das Gegenstände fest zusammenhält oder sichert. Im Maschinenbau werden Klemmen zum temporären Halten oder zur dauerhaften Befestigung benötigt. In der Metallbearbeitung sind Klemmen bei der Bearbeitung, beim Schweißen, bei der Montage oder bei Reparaturen sehr hilfreich. Bestimmte Klemmentypen werden häufig in der Holzbearbeitung verwendet. Der Verwendungszweck bestimmt die Art der Klemme.

Wie funktioniert eine Klemme?

Eine Klemme übt eine angemessene Klemmkraft auf die zu fixierenden Objekte aus. Dies geschieht durch die Verstellung der beweglichen Backen, sodass beide Innenflächen der Backen die Objekte zusammendrücken. Die Position der Backen wird durch einen Mechanismus wie eine Schraube oder einen Hebel gesteuert und fixiert. Die Höhe der Klemmkraft, die eine Klemme entfalten kann, ist die Haltekapazität. Sie hängt von der Konstruktion, der Materialstärke und dem Kraftausübungsmechanismus ab.

Komponenten einer Klemme

Eine Klemme besteht hauptsächlich aus einem Rahmen oder Körper, der sowohl Platz als auch Festigkeit bietet, einer beweglichen Backe, die die Greiffunktion ausführt, und einem Betätigungsmechanismus wie einer Feder, Schraube oder einem Hebel.

Schraube, Hebel und Klemme

Schrauben und Hebel erzeugen die Last, während der Klemmkörper die Last auf das Werkstück überträgt. Schrauben und Hebel werden üblicherweise nicht zusammen in einer Klemmeinheit verwendet, obwohl dies möglich ist. Schrauben nutzen die Steigung und Reibung des Gewindes. Die Drehbewegung der Schraube wird in Axialkraft umgewandelt. Schon eine geringe Drehkraft erzeugt eine große Axialkraft. Der Hebel basiert auf dem Drehmoment- und Hebelprinzip. Die Länge des Hebelarms vervielfacht die Eingangskraft. Der Schraubmechanismus wird bei präzisen Befestigungsanwendungen eingesetzt, während Hebel dort zum Einsatz kommen, wo häufiges Neupositionieren erforderlich ist.

Der Klemmkörper ist das strukturelle Rückgrat einer Klemme. Er überträgt die Kraft von den Schrauben oder Hebeln auf die Backen und schließlich auf das Werkstück. Die Steifigkeit des Klemmkörpers sorgt für eine gleichmäßige Krafteinleitung.

Was kann eine Klemme?

Klemmen sind vielseitige Werkzeuge, die in zahlreichen technischen Anwendungen eingesetzt werden. Einige Klemmentypen dienen der temporären Positionierung, andere wiederum der dauerhaften Befestigung. Klemmen werden häufig in der Metall- und Holzverarbeitung, im Baugewerbe, in der Automobilindustrie und in der Reparaturindustrie eingesetzt.

Klemmentypen nach Funktion

Klemmtypen lassen sich nach ihrer Anwendung klassifizieren. Die Grundfunktion jedes Klemmentyps besteht darin, Klemmkraft und Haltekapazität bereitzustellen. Die Ausführung unterscheidet sich jedoch. Eine Klemme ist so konzipiert, dass sie für eine bestimmte Anwendung geeignet ist. Hier finden Sie einen kurzen Überblick über die verschiedenen Klemmenkategorien.

Bankklemme

Tischklemmen werden hauptsächlich zum Spannen von Werkstücken in der Zerspanung und beim Schweißen verwendet. Diese Klemmen werden an einer Werkbank oder einem Tisch befestigt. Tischklemmen sind häufig Schneid-, Bohr- oder Schleifkräften ausgesetzt und müssen daher ausreichend robust sein.

Werkstätten, Maschinenhallen und Schweißstationen sind die Hauptnutzer von Tischklemmen.

Kanten- und Verbindungsklammern

Kanten- und Verbindungszwingen werden häufig in der Montage, Holzbearbeitung und im Möbelbau eingesetzt. Ein Schreiner trägt beispielsweise Leim auf zwei Holzplatten auf und zieht anschließend die Verbindungszwingen fest. Diese Zwingen halten die Holzplatten sicher fest, bis der Leim fest ist.

Schlauch- und Rohrschellen

Schlauch- und Rohrschellen werden häufig in der Automobilindustrie, im Sanitärbereich, in der Heizungs-, Lüftungs- und Klimatechnik sowie in industriellen Klemmeinheiten verwendet. In industriellen Klemmeinheiten werden beispielsweise Heizkörper mit Kühlmittelrohren über Schlauchschellen befestigt.

Klemmtypen nach Form oder Mechanismus

Spannsysteme gibt es in verschiedenen Ausführungen. Jeder Klemmentyp hat seine eigene Form und seinen eigenen Mechanismus für eine bestimmte Anwendung. Die Auswahl eines bestimmten Klemmentyps wird von Kosten, Benutzerfreundlichkeit und Haltbarkeit beeinflusst. Die folgende Tabelle zeigt die wichtigsten Merkmale der gängigen Klemmentypen.

C-Klemme und G-Klemme

C- und G-Klemmen verfügen aufgrund der hohen Festigkeit des Rahmens über eine hohe Haltekraft. Die Schraube übt den Druck aus und der Rahmen trägt ihn. Die hohe Drucktragfähigkeit durch die C- und G-Form ist bei anspruchsvollen Anwendungen wie Bohren und Schneiden nützlich.

F-Klemme und Stangenklemme

Der Klemmmechanismus dieser Klemme ähnelt dem von C-Klemmen. Der Rahmen trägt die Last. Zusätzlich verfügt sie über eine Gleitschiene, die eine größere Reichweite ermöglicht. Breitere Backen ermöglichen die Aufnahme größerer Werkstücke. So lassen sich beispielsweise Möbelmontagen und das Halten von Türverkleidungen mit F-Klemmen einfacher durchführen als mit C-Klemmen.

Federklemme

Die Klemmkraft wird bei dieser Klemmart durch die Feder ausgeübt. Federklemmen sind leicht und schnell zu bedienen. Die Form einer Federklemme ähnelt einer Wäscheklammer.

Abzugsklemme

Abzugszwingen basieren auf einem Ratschenmechanismus. An einer Gleitschiene ist auf der einen Seite eine feste und auf der anderen Seite eine bewegliche Backe befestigt. Der Abzugsgriff bewegt die Backe schrittweise. Jeder Schritt wird durch die Ratschenzähne arretiert. Ein Entriegelungshebel ermöglicht das Lösen der Ratsche zum schnellen Lösen des Werkstücks. Dank dieses Mechanismus ist die Bedienung mit nur einer Hand möglich.

Feststellzangenklemme

Diese Art von Klemme ähnelt in ihrer Form einer Zange. Die Klemmkraft wird jedoch durch die Verriegelung erzeugt. Eine Stellschraube wird gedreht, um die Backenöffnung an das Werkstück anzupassen. Der Hebelgriff kann gedrückt werden, um das Werkstück festzuklemmen. Ein Schnellspannhebel kann die Verriegelung lösen und das Werkstück freigeben.

Klemme umschalten

Dieser Klemmentyp verfügt über einen Dreh- und Hebelmechanismus. Durch Drücken des Hebelgriffs werden die Verbindungsarme um den Drehpunkt bewegt. Wenn die Verbindungen den Mittelpunkt kreuzen, wird der Klemmarm in seiner Position fixiert.

Nockenklemme

Diese Art von Klemmen hat eine exzentrisch oder oval geformte Nocke. Das bedeutet, dass eine Seite der Nocke dicker ist als die andere. Beim Drehen der Nocke kommt der dickere Teil mit dem Werkstück in Kontakt. Dies entspricht dem Schließen der Backen.

Schraubstock

Ein Schraubstock ist eine dauerhafte und robuste Klemme, die an der Werkbank befestigt wird. Mit einer Schraube wird die Backe festgezogen, um das Werkstück festzuhalten.

Rohrschelle und Parallelbackenschelle

Diese Art von Klemmen ist den F-Klemmen sehr ähnlich. Sie verfügen über eine Führungsstange und ein Verriegelungssystem, das die Backen parallel hält. Im Gegensatz zu den F-Klemmen üben die Rohrklemmen einen gleichmäßigen Druck auf das Werkstück aus.

Eckklemme, Band- oder Riemenklemme

Eckzwingen dienen dazu, zwei Bauteile im perfekten rechten Winkel auszurichten. Die V-förmigen Backen drücken die Bauteile so zusammen, dass sie senkrecht zueinander stehen.

Klemmenklassifizierung nach Material

Klemmen sind in verschiedenen Materialien erhältlich, je nach Anforderungen an Festigkeit, Haltbarkeit, Korrosionsbeständigkeit und Kosten. Bei einigen Klemmtypen, wie z. B. Zangenklemmen, wird für alle Komponenten nur ein einziges Material verwendet. Bei anderen Klemmtypen können einige wichtige Komponenten wie Polster oder Schrauben aus anderen Materialien als dem Gehäuse bestehen. Es kommt auf die Eignung an.

Kohlenstoffstahl und legierter Stahl

Kohlenstoffstahl hat eine geringere Festigkeit als legierter Stahl. Dennoch ist die Festigkeit besser als bei anderen Materialien wie Aluminium oder Kunststoff. Kohlenstoffstahl und legierter Stahl können eine kostengünstige und dennoch langlebige Wahl für den Körper von Klemmen sein.

Edelstahl

Edelstahl ist ein Material der Wahl, wenn Sauberkeit und die Vermeidung von Verunreinigungen entscheidend sind. Edelstahl ist teurer als einfacher Kohlenstoffstahl.

• Edelstahl 304:
  Edelstahl 304 ist die am häufigsten erhältliche Qualität. Er wird zur Herstellung von Klemmen in der Lebensmittelverarbeitung, Chemieanlagen, Pharmaindustrie usw. verwendet.
• Edelstahl 316:
  Edelstahl der Güteklasse 316 bietet aufgrund seines Molybdängehalts einen spezielleren Korrosionsschutz. Klemmen der Güteklasse 316 werden häufig in Meeresumgebungen verwendet.

Aluminium und Leichtmetalllegierungen

Legierungen wie 6061 sind leicht und dennoch mäßig fest. Durch das geringe Gewicht beugt Aluminium der Ermüdung des Bedieners vor. Ein weiterer Vorteil von Aluminiumlegierungen ist ihre Nichtmagnetizität. Dadurch verhindern sie magnetische Störungen in elektronischen Anwendungen.

Polymer und andere

Pads aus Materialien wie TPU verhindern Kratzer. Beispielsweise schützen Federklemmen mit TPU-Pads die lackierten Teile vor Kratzern oder Delamination beim Spannen.

Gängige Arten von Schlauchschellen

Schlauchschellen dienen zum Verbinden von Rohren oder Nippeln für die Flüssigkeitsübertragung. Es gibt verschiedene Arten von Schlauchschellen. Die Wahl des Schlauchschellentyps hängt von den Betriebsbedingungen wie Druck, Durchflussrate, Temperatur und Reaktivität ab.

Schneckengewindeklemme

Dies ist die häufigste Art von Schlauchschellen. Sie eignen sich gut für Anwendungen mit niedrigem bis mittlerem Druck. Eine Schneckenschraube spannt das geschlitzte Band um einen Schlauch oder ein Rohr.

T Schraubenklemme

Obwohl sie Schneckengewindeschellen ähneln, haben T-Bolzenschellen andere Einsatzmöglichkeiten. Sie eignen sich für hohe Drücke in Turboladersystemen, landwirtschaftlichen Geräten, Schiffsschläuchen und industriellen Hochdruckleitungen. Der T-Bolzen spannt das Stahlband um den Schlauch und sorgt so für einen gleichmäßigen Druck. Im Gegensatz zu Schneckengewindeschellen sind T-Bolzenschellen in bestimmten Größen und mit eingeschränkter Verstellbarkeit erhältlich.

Federbandschelle

Federbandschellen sind eine schnell zu verwendende Schlauchschelle. Sie verfügen über kleine Laschen oder Ösen. Durch Zusammendrücken der Laschen mit der Zange vergrößert sich der Durchmesser des Rings. Beim Loslassen der Laschen passt sich der Ring der Federbandschelle dem Rohrdurchmesser an. Ein großer Vorteil dieser Schellenart ist die automatische Durchmesseranpassung. Ändert sich beispielsweise der Durchmesser eines Schlauchs durch Wärmeausdehnung oder -kontraktion, passt die Federbandschelle ihren Ringdurchmesser automatisch an.

Ohrklemme

Ohrschellen sind dauerhafte und manipulationssichere Schlauchschellen. Sie verfügen über ein oder zwei hervorstehende Ohren. Diese Ohren können zusammengedrückt werden, um den Schlauch festzuhalten. Dabei kommt es zu einer dauerhaften plastischen Verformung. Die Ohrschelle kann daher nicht ohne Abschneiden gelöst werden. Da diese Schellenart vibrationsbeständig ist, wird sie bevorzugt in der Automobil- und Pneumatikindustrie eingesetzt.

V-Band-Klemme

Die V-Bandschelle ist eine Schnellmontage-Schlauchschelle zum Verbinden der Flansche zweier Rohre. Die abgeschrägten Kanten der Gegenflansche liegen in der Nut der V-Bandschelle. Beim Festziehen bietet sie einen guten Schutz vor Gaslecks. Diese Schellen lassen sich schnell lösen, ohne die Baugruppe zu beschädigen. Diese Schlauchschelle wird häufig in Abgasanlagen, Turboladeranschlüssen und Industrierohrleitungen eingesetzt.

Hochleistungs-Bandklemme

Dieser Schlauchschellentyp ist für hohe Drücke geeignet. Ein breites und dickes Band kann mit der Klemmschraube festgezogen werden, um den Durchmesser anzupassen. Dieser Schlauchschellentyp ist sehr robust. Das breite Band verteilt den Druck gleichmäßig auf eine große Fläche. Sie werden häufig im Bergbau und in der Schifffahrt eingesetzt.

Industrielle Spanneinheiten für Vorrichtungen

Industrielle Klemmeinheiten sind je nach Anwendung mit unterschiedlichen Klemmmechanismen ausgestattet. Die Anforderungen an Klemmkraft, Gewicht der Objekte und Robustheit bestimmen die Art der Klemmen.

Manueller Kniehebelspanner

Manuelle Kniehebelspanner basieren auf einem Gestängemechanismus. Sobald die Mittelposition überschritten wird, rastet der Spanner ein. Dies verhindert ein versehentliches Lösen während der Bedienung. Sie werden hauptsächlich in Branchen eingesetzt, in denen keine Automatisierung erforderlich ist.

Pneumatischer Kraftspanner

Pneumatische Kraftspanner verwenden Kompressorluft zum Bewegen der Spannarme. Die Druckluft treibt den Kolben an, der Kraft auf die Spannarme ausübt. Diese Kraft wird auf die Spannkissen übertragen. Der gesamte Mechanismus ist üblicherweise automatisiert. Diese Art von Spannern wird in automatischen Montagelinien eingesetzt.

Hydraulische Schwenkklemme

Der Mechanismus ähnelt dem pneumatischen Kraftspanner. Anstelle von Druckluft wird der Kolben jedoch durch einen hydraulischen Mechanismus angetrieben.

Schwenkklemme, Klemme mit Nockenwirkung

Eine Schwenkklemme arbeitet mit einem rotierenden Arm, der in Position geschwenkt wird, um das Werkstück zu pressen. Eine Klemme mit Nockenwirkung verwendet eine exzentrische Nockenfläche, die sich beim Drehen enger verkeilt.

Benutzerdefinierte Klemmen: Tipps zum Design for Manufacturing (DFM)

Sonderanfertigungen sind die einzige Lösung, wenn Standardspanner die Anforderungen nicht erfüllen. Ingenieure entwickeln die Spanner für spezielle Anwendungen, um die Verarbeitbarkeit zu verbessern. Bei der Entwicklung von Sonderspannern für die jeweilige Anwendung werden alle wichtigen Aspekte wie Spannkraft, Haltekapazität, Antriebsmechanismus und Betriebsbedingungen berücksichtigt.

Wann Sie auf Maßarbeit setzen sollten

Wenn handelsübliche Klemmen den Anforderungen der Anwendung nicht genügen, ist die Verwendung von Sonderanfertigungen die einzige Option.

Backengeometrie und Pad-Design

Die Backengeometrie sollte so beschaffen sein, dass das Werkstück ohne Beschädigung gehalten werden kann. Als Faustregel gilt: Je größer die Backenoberfläche, desto geringer ist der Druck auf die Werkstückoberfläche. Für empfindliche Oberflächen sind weiche Auflagen vorzuziehen.

Materialauswahl

Die Materialauswahl hängt von Faktoren wie Kosten, Umgebung, Haltbarkeit, Festigkeit, Gewicht usw. ab.

So stellen Sie Klemmen her

Die Herstellung von Klemmen beginnt mit der Konstruktion. Nur eine narrensichere Konstruktion gewährleistet präzises Arbeiten. Eine gute Materialauswahl sorgt für Langlebigkeit und Wirtschaftlichkeit. Eine CNC-Bearbeitung eignet sich hierfür am besten. CNC liefert schnelle und konsistente Ergebnisse.

Von CAD zu CAM

Die Konstruktion erfolgt in einer CAD-Software. Die CAD-Dateien werden anschließend in eine CAM-Software importiert. CAM-Dateien enthalten die Werkzeugwege für die CNC-Bearbeitung. CNC-Maschinen erstellen automatisch die Klemmkomponenten mit wiederholbaren Ergebnissen. Anschließend werden diese Komponenten zusammengebaut.

Fräsen von Klemmkörpern und Backen

Klemmkörper und Klemmbacken werden auf CNC-Fräsen gefertigt. Sie formen die Rohlinge zu fertigen Bauteilen. Zunächst wird durch Schruppen überschüssiges Material entfernt. Anschließend werden Konturen und Rundungen eingearbeitet.

Drehstifte und Buchsen

Stifte und Buchsen werden auf einer CNC-Maschine gedreht, um den genauen Durchmesser zu erreichen. Jede beliebige Formschräge kann an den Stiften und Buchsen angebracht werden.

Bohren/Gewindeschneiden und Reiben von Sitzen

Durch Bohren werden Löcher geschaffen: mit oder ohne Gewinde. Durch Gewindeschneiden wird die Schraubmontage gewährleistet.

Fazit

Eine Klemme ist ein mechanisches Gerät zum Fixieren von Werkstücken. Verschiedene Klemmentypen dienen unterschiedlichen Zwecken. Die Wahl des Klemmentyps hängt von Faktoren wie Klemmmechanismus, Klemmkraft, Haltekapazität, mechanischer Festigkeit und Betriebsbedingungen ab.

Wenn eine Aufgabe nicht mit einer Standardklemme erledigt werden kann, ist eine Sonderanfertigung oft die einzige Option. Entscheidend ist ein vertrauenswürdiger Lieferant, der präzise Ergebnisse liefert. Wenn Sie maßgeschneiderte Klemmen suchen, teilen Sie uns Ihre Anforderungen gerne mit. Unser gut ausgebildetes Ingenieurteam unterstützt Sie bei der Optimierung des Designs und der Herstellung der optimalen Klemmoptionen für Sie.

Häufig gestellte Fragen

Was ist der Unterschied zwischen deutschen und amerikanischen Schlauchschellen?

Deutsche Schlauchschellen verwenden glatte Innenbänder mit gerollten Kanten zum Schutz des Schlauchs. Amerikanische Schlauchschellen verwenden perforierte Bänder, die sich in das Schlauchmaterial einschneiden können.

Was ist der Unterschied zwischen einer C-Klemme und einer F-Klemme?

Sowohl C- als auch F-Klemmen verfügen über einen tragenden Rahmen für die Klemmkraft. F-Klemmen haben eine Gleitstange, die die Backenöffnung vergrößert. AC-Klemmen haben keine Gleitstange.

Was ist besser: Federklemme oder Schneckenklemme?

Beide dienen unterschiedlichen Zwecken. Eine Federklemme dient der mechanischen Befestigung von Werkstücken, während eine Schneckenklemme zur Befestigung von Rohren verwendet wird.

Welches sind die wichtigsten Klammertypen in der Zahnmedizin?

In der Zahnmedizin gibt es hauptsächlich Klammertypen mit und ohne Flügel sowie vordere und hintere Klammern.