Scherstift

Der Scherstift ist ein unscheinbares, aber zentrales Bauteil in der Abbruch- und Gewinnungstechnik. Als mechanische Sicherheitskomponente schützt er Aggregate und Anbaugeräte vor Überlast, indem er in einer definierten Scherbelastung versagt und so als Sollbruchstelle fungiert. Gerade unter rauen Einsatzbedingungen – etwa beim Betonabbruch, beim Felsabtrag im Tunnelbau oder bei der Natursteingewinnung – verhindert der Scherstift Folgeschäden an teuren Baugruppen. In Anwendungen mit Betonzangen (Betonzangen für kontrollierten Betonabbruch) und Stein- und Betonspaltgeräten (Stein- und Betonspaltgeräte im Einsatz) bildet er häufig eine zusätzliche Sicherheitsebene neben der hydraulischen Druckbegrenzung und sorgt für planbare Stillstände statt unkontrollierter Ausfälle.

Definition: Was versteht man unter Scherstift

Ein Scherstift ist ein Stift, Bolzen oder eine spezielle Schraube, die gezielt so ausgelegt ist, dass sie bei Überschreiten einer bestimmten Scherkraft bricht. Diese Funktion als mechanischer Überlastschutz verhindert Schäden an Wellen, Kupplungen, Hebeln, Kinematiken oder Gehäusen. Im Unterschied zu dauerfesten Verbindungselementen ist der Scherstift ein bewusst schwächer dimensioniertes, günstig austauschbares Teil, das definierte Grenzen für Drehmoment, Axial- oder Querlasten setzt. In der Praxis werden dafür Zylinderstifte, Passstifte, Scherbolzen oder Scherschrauben eingesetzt; sie wirken in Einfach- oder Doppelscherung, abhängig von der Lagerung und dem Bauteilverbund.

Funktion und Einsatz in der Abbruchtechnik

In der Abbruch- und Gewinnungspraxis schützt der Scherstift Maschinen, Anbaugeräte und Hydraulikaggregate vor Lastspitzen, die aus Blockaden, Fehlbedienungen, Materialinhomogenitäten oder Stoßbelastungen entstehen. Er arbeitet rein mechanisch und reagiert unmittelbar, auch wenn Sensorik oder Hydraulikventile ihrerseits nicht schnell genug ansprechen. Die Kombination aus hydraulischer Druckbegrenzung und Scherstift hat sich bewährt, um Redundanz zu schaffen und das Risiko teurer Struktur- oder Getriebeschäden zu senken.

Scherstift in Betonzangen

Bei Betonzangen werden Lastspitzen beispielsweise durch Bewehrungslagen, eingebettete Einbauteile oder schräg anstehende Bauteilgeometrien verursacht. Scherstifte kommen hier typischerweise in kinematischen Ketten, Bolzenverbindungen oder Kupplungen vor, um Hebelarme, Lagerstellen und Zylinderanbindungen vor Überlast zu schützen. Ergänzend zur Druckbegrenzung im Hydrauliksystem begrenzt der Scherstift die mechanische Grenzlast der Zange – bricht er kontrolliert, bleiben Zylinder, Lagerböcke und Backen geschützt.

Scherstift in Stein- und Betonspaltgeräten

Beim kontrollierten Spalten von Beton oder Gestein wirken hohe lokale Spannungen auf Keile, Spreizelemente und Zylinderabstützungen. Ein Scherstift kann in der Kraftübertragung (z. B. zwischen Zylinder und Keilpaket) als Sollbruchstelle dienen. Dieses Konzept schützt die Belastungspfade, wenn der Spaltvorgang durch Risse, Einschlüsse oder Kantenverhakungen unvorhergesehen behindert wird.

Einsatz in weiteren Produktgruppen

Auch Kombischeren, Stahlscheren, Tankschneider und Multi Cutters können über Scherstifte verfügen, etwa in Antriebs- oder Gelenkverbindungen, um stoßartige Drehmomentspitzen auszugleichen. In Hydraulikaggregaten wiederum finden sich Scherbolzen an Kupplungen zwischen Antrieb und Pumpe, sodass ein blockierender Verbraucher nicht den gesamten Antriebsstrang beschädigt.

Aufbau, Werkstoffe und Fertigung

Die Ausgestaltung eines Scherstifts folgt einer klaren Zielgröße: dem definierten Bruchmoment bzw. der Bruchkraft. Geometrie, Werkstoff und Oberflächenbeschaffenheit werden so gewählt, dass die Scherbeanspruchung den Zug- und Biegespannungen übergeordnet bleibt und der Bruch sauber und vorhersehbar eintritt.

Geometrie und Passung

• Zylindrische Stiftform mit gleichbleibendem Durchmesser für reproduzierbare Scherflächen.
• Einfach- oder Doppelscherung je nach Lagerung; Doppelscherung erhöht die zulässige Grenzlast.
• Passung abgestimmt auf Bohrung (Spiel- oder Übergangspassung), um Kerbwirkungen und ungewollte Biegemomente zu minimieren.
• Gegebenenfalls gezielte Einschnürungen für klar definierte Bruchstellen.

Werkstoffe und Wärmebehandlung

• Vergütete Stähle für reproduzierbare Scherfestigkeit und kontrolliertes Bruchverhalten.
• Nichtrostende Stähle bei korrosiven Umgebungen (z. B. Betonschlämme, salzhaltige Luft im Tunnelbau).
• Oberflächen ohne harte Kerben; angefaste Kanten und geeignete Rauheit zur Vermeidung von Anrissstellen.

Korrosions- und Verschleißschutz

Korrosion kann die wirksame Querschnittsfläche verringern und das Bruchniveau ungewollt senken. Ein angepasster Werkstoff, Korrosionsschutz (z. B. beschichtete Oberflächen) und regelmäßige Kontrolle sind essenziell, insbesondere bei Geräten, die häufig mit Wasser, Schlamm und Feinstaub in Kontakt kommen.

Auslegung und Berechnung

Die Dimensionierung orientiert sich an der zu begrenzenden Kraft oder dem maximal zulässigen Drehmoment. Wesentliche Einflussgrößen sind die Scherfläche (Durchmesser, Anzahl der Scherfugen), die Scherfestigkeit des Werkstoffs, die statische oder dynamische Lastcharakteristik sowie die Temperatur- und Umgebungsbedingungen. Ein Sicherheitsfaktor wird so gewählt, dass der Scherstift verlässlich vor teuren Komponenten bricht, jedoch Fehlabschaltungen unter normaler Last vermeidet.

Interaktion mit Hydrauliksystemen

Bei hydraulisch betätigten Geräten – etwa Betonzangen oder Stein- und Betonspaltgeräten – muss die Bruchlast des Scherstifts mit dem eingestellten Systemdruck und der effektiven Kolbenfläche abgestimmt sein. Druckspitzen durch Schläge (z. B. bei Verkanten) können weit über den statischen Druck hinausgehen; daher ist die Kombination aus Druckbegrenzungsventil und mechanischem Scherstift eine robuste Lösung für Stoßlasten.

Einfluss der Lagerung

Exzentrische Lasten oder Spiel in der Bohrung führen zu Biegemomenten am Stift, die das Bruchverhalten verändern. Eine möglichst zentrische Krafteinleitung und geeignete Buchsen oder Hülsen verbessern die Reproduzierbarkeit des Auslösens.

Montage, Wechsel und Wartung

Der größte Nutzen eines Scherstifts liegt in seinem schnellen, sicheren Austausch. Ein klar definierter Ablauf erhöht die Verfügbarkeit und verhindert Sekundärschäden.

• Identifikation: Typ, Abmessung, Werkstoffkennzeichnung und Bruchlast eindeutig dokumentieren.
• Entlasten: Gerät drucklos schalten, Last absetzen, Energiespeicher sichern.
• Ausbau: Bruchreste vollständig entfernen, Bohrung reinigen und auf Ausbrüche, Gratbildung oder Ovalität prüfen.
• Inspektion: Anbauteile (Buchsen, Laschen, Hebel) auf Risse, plastische Verformungen und Einlaufspuren kontrollieren.
• Einbau: Stift spannungsfrei einsetzen, korrekte Ausrichtung herstellen, Sicherungselemente (z. B. Splint) fachgerecht montieren.
• Dokumentation: Einbauzeitpunkt und Teilecharge vermerken, um Standzeiten zu analysieren.

Typische Fehlerbilder und Diagnose

• Schräger Bruch: Hinweis auf Biegebeanspruchung durch Spiel oder Exzentrizität.
• Ausgefranste Bruchfläche: Mögliches Anrisswachstum durch Schwingung oder Korrosion.
• Vorzeitiger Bruch: Zu geringe Bruchlast, falscher Werkstoff, Korrosionsabtrag oder Druckspitzen außerhalb der Auslegung.
• Ausbleibender Bruch trotz Überlast: Zu große Scherfläche, Werkstoff zu hochfest, ungewollte Kraftumleitung.

Sicherheit und rechtliche Aspekte

Als Sicherheitskomponente ist der Scherstift Teil des Gesamtsicherheitskonzepts von Maschinen. Die Einhaltung der vorgesehenen Spezifikation, die Verwendung geeigneter Ersatzteile und eine fachgerechte Montage sind entscheidend. Angaben zu Prüfintervallen und Betriebsgrenzen sind stets als allgemeine Hinweise zu verstehen; sie ersetzen keine herstellerspezifischen Anweisungen und keine gesetzlichen Vorgaben. Änderungen an Schutzeinrichtungen dürfen nur nach sorgfältiger Bewertung und im Rahmen der geltenden Regelwerke erfolgen.

Praxisbezug in den Einsatzbereichen

Betonabbruch und Spezialrückbau

Beim selektiven Rückbau entstehen unvorhersehbare Lastsprünge, wenn Bauteile ungleichmäßig abtragen oder Bewehrungen reißen. Scherstifte reduzieren die Gefahr, dass an Betonzangen Bolzenlagerungen oder Backen Schaden nehmen.

Entkernung und Schneiden

Beim Zerteilen von Profilen, Tanks und Rohrleitungen können Kantenverhaker und Materialfedern zu Blockaden führen. Scherstifte schützen die Kinematik von Kombischeren, Stahlscheren, Multi Cutters und Tankschneidern vor Drehmomentspitzen.

Felsabbruch und Tunnelbau

Im Fels können Keile klemmen oder Spannungen schlagartig umlagern. In Stein- und Betonspaltgeräten fungiert der Scherstift als definiertes Sicherheitsventil der Mechanik, um Zylinderanbindungen und Keilpakete zu bewahren.

Natursteingewinnung

Beim Trennen von Natursteinplatten ist eine kontrollierte Lastbegrenzung wichtig, um Werkstück, Werkzeug und Gerät zu schonen. Ein korrekt ausgelegter Scherstift ermöglicht reproduzierbare Eingriffe, ohne die Prozessqualität zu beeinträchtigen.

Sondereinsatz

Bei Sonderaufgaben mit atypischen Werkstoffen oder Temperaturbereichen unterstützt der Scherstift als einfache, zuverlässige und passive Sicherung – unabhängig von Sensorik oder Steuerung.

Abgrenzung zu alternativen Schutzkonzepten

• Hydraulische Druckbegrenzung: Schützt den Hydraulikkreis, reagiert jedoch bei sehr schnellen Stoßlasten nicht immer ausreichend.
• Rutschkupplungen/Drehmomentbegrenzer: Kontinuierlich wiederkehrend wirksam, jedoch komplexer und wartungsintensiver.
• Elektronische Überwachung: Erkennt Trends (z. B. Druck, Weg, Kraft), ersetzt aber keine mechanische Sollbruchstelle.

In der Praxis ergänzen sich diese Maßnahmen. Ein robustes Gesamtkonzept kombiniert hydraulische, mechanische und organisatorische Schutzebenen.

Lebensdauer, Ersatzteilhaltung und Betriebskosten

Die Kosten eines Scherstifts sind gering im Vergleich zu Schäden an Zylindern, Backen oder Gehäusen. Eine sinnvolle Ersatzteilhaltung umfasst abgestufte Bruchlasten für unterschiedliche Einsatzfälle, korrosionsbeständige Varianten für nasse Umgebungen sowie dokumentierte Einbauanleitungen. Durch Auswertung der Wechselhistorie lassen sich Auslegung und Betriebsweise optimieren.

Relevanz für die Produktwelt der Darda GmbH

In der Produktwelt der Darda GmbH spielt der Scherstift als Schutzmechanismus vor allem dort eine Rolle, wo hohe Kräfte über Hebel und Gelenke übertragen werden: bei Betonzangen zur kontrollierten Zerkleinerung und beim Spalten mit Stein- und Betonspaltgeräten. Ergänzend können Scherstifte in Antriebsverbindungen von Hydraulikaggregaten sowie in Kombischeren, Stahlscheren, Multi Cutters und Tankschneidern eingesetzt werden, um kritische Bauteile vor Stoßüberlasten zu bewahren. Diese Zuordnung dient der technischen Einordnung und ersetzt keine produkt- oder serienbezogene Detailangabe.

Planung und Schulung

Fachgerechte Schulung des Bedienpersonals senkt Fehlbedienungen, die zu unnötigen Auslösungen führen. In der Einsatzplanung hilft die korrekte Wahl der Bruchlast – abgestimmt auf Betonfestigkeit, Armierungsgrad, Gesteinscharakter und Werkzeuggeometrie – dabei, die Balance zwischen Schutzfunktion und Verfügbarkeit zu halten. Eine klare Kennzeichnung der Stifte sowie standardisierte Wechselabläufe verkürzen Stillstandszeiten.

Qualitätssicherung und Dokumentation

Für reproduzierbares Verhalten sind Chargenverfolgung, Maßprüfungen und Sichtkontrollen der Bruchflächen hilfreich. Abweichungen – etwa ungewöhnliche Bruchbilder oder stark schwankende Standzeiten – sollten dokumentiert und auf Ursachen wie Korrosion, Geometrieabweichungen oder veränderte Prozesskräfte untersucht werden.