Antriebstechnik
Sicherheitskupplungen
Überlast- oder Sicherheitskupplungen sind mechanische Verbindungselemente, die zum Schutz von Maschinen und Anlagen eingesetzt werden. Das Ziel ist die zuverlässige und vor allem schnelle Trennung zwischen An- und Abtriebsseite. Die typischen Funktionsprinzipien sind die federvorgespannten Kugel-Rast- und Rutschkupplungen, die elektromagnetische und pneumatische Kupplung sowie die magnetische Dauerschlupfkupplung. In dieser Markübersicht geht es um Sicherheitskupplungen, die nach dem federvorgespannten Kugel-Rast-Verfahren arbeiten. Sie sind spiel-, verschleiß- und wartungsfrei und werden meist schon im Werk auf das vom Kunden gewünschte Ausrastmoment eingestellt. Trotzdem ist eine Veränderung dieses Parameters auch im eingebauten Zustand vor Ort leicht möglich. Das ist auch der große Vorteil dieser Konstruktion. Der Betreiber kann das maximale zulässige Drehmoment einstellen und die Maschine oder Anlage in ihrer Leistung somit optimal ausnutzen. Bei federvorgespannten Kupplungen ist die Toleranz beispielsweise deutlich größer. Eines der zentralen Elemente einer Kugel-Rast-Kupplung ist die Einstellmutter. Über ein Feingewinde lässt sich die Kraft auf die Tellerfedern und damit das Ausrastmoment innerhalb eines genau definierten Bereichs sehr präzise einstellen. Meist ist der zulässige Drehmomentbereich radial eingraviert. Die Tellerfedern selbst sind Hochleistungsbauteile mit genau definierten Kennlinien. Für das automatische Wiedereinrasten nach einem Überlastfall werden dem Betreiber je nach Anforderung drei Ausführungen angeboten. Dies sind die winkelsynchrone, die durchrast- und die gesperrte Ausführung.
Unterschiedliches Einrasten
Die winkelsynchrone Variante ist dadurch gekennzeichnet, dass das Wiedereinrasten aufgrund spezieller Bohrungen bei genau 360° erfolgt. Damit ist die Synchronität mit dem Antriebsstrang sicherstellt. Das heißt, An- und Abtrieb haben immer die gleiche Position zueinander. Ein aufwendiges Nachjustieren ist daher nicht nötig. Die Durchrastkupplung hingegen ist so aufgebaut, dass die Kalotten symmetrisch verteilt und die Wiedereinrastung typischerweise nach 30°, 45°, 60°, 90° oder 120° erfolgt. Kundenspezifisch sind aber auch andere Winkel möglich. Eine Einsatzmöglichkeit mit 180° ist beispielsweise eine Schwenkbewegung. Bei der gesperrten Lösung werden die Kugeln zwar aus den Kalotten gedrückt, können dann auf dem Grundkörper aber nicht frei durchlaufen. In diesem Fall sind die beiden Kupplungsteile nur minimal gegeneinander verdreht und rasten nach Behebung der Störung wieder ein. Diese Kupplung wird meist dann eingesetzt, wenn eine Lastsicherung wie in Hebeanlagen gewährleistet sei muss. Hier ist beispielsweise auch eine Überwachung mit einem Induktivschalter möglich. Eine weitere variante arbeitet ohne Einrastpunkte. Bei dieser so genannten freischaltenden Ausführung, erfolgt eine dauerhafte, berührungsfreie Trennung von An- und Abtrieb und die meist vorhandenen Schwungmassen auf beiden Seiten können frei durchlaufen. Für den weiteren Betrieb muss die Kupplung wieder manuell eingerastet werden. Dr. Peter Stipp
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