Hohe Leistungsdichte bei geringem Gewicht

Die Kupplung ist in Hybridbauweise konstruiert und in Verbindung mit einer verschleißfesten Oberflächenbeschichtung gefertigt. Damit konnten die Ingenieure des Antriebstechnik-Spezialisten das Gewicht der Kupplung um nahezu 75 Prozent reduzieren ¿ im Vergleich zur Standardbaureihe. So beträgt das Eigengewicht einer Kupplung der Größe 32 nur 471 Gramm, bei einer Drehmomentbegrenzung bis 145 Nm und einem Massenträgheitsmoment von 0,00035 kgm2. Aufgrund des geringen Durchmessers verfügt das Überlastsystem über eine deutlich höhere Leistungsdichte. Das niedrige Massenträgheitsmoment im Antriebsstrang erlaubt eine hohe Dynamik und höhere Drehzahlen in modernen Servoantrieben. So trägt das neue Überlastsystem zur Energieeinsparung in dynamischen Antrieben und zur Erhöhung der Verfügbarkeit der jeweiligen Anlage oder Maschine bei. Zugleich wird ein hohes Sicherheitsniveau im Überlastfall erreicht.

Die Konstruktion der Lösung basiert auf einem formschlüssigen Kugel-Rast-Prinzip, bei dem man das Drehmoment von der Nabe über die Kugel zum Flanschring und von dort auf die angetriebene Welle überträgt. Die Kupplung ist wahlweise in den Funktionssystemen »durchrastend« oder »synchron« lieferbar. Bei der durchrastenden Ausführung rastet die Kupplung selbständig nach 15˚ wieder ein, in der Synchronausführung hingegen erst nach 360˚. In beiden Fällen ist die Kupplung nach Beseitigung der Überlast automatisch wieder betriebsbereit. Hightech-Materialien ermöglichen über die gesamte Lebenszeit eine hohe Wiederholgenauigkeit sowie kurze Ansprechzeiten. Ein weiteres Merkmal der kompakt bauenden Überlastkupplung sind die Bohrungsdurchmesser, die im Verhältnis zum Außendurchmesser sehr groß ausfallen, sowie die montagefreundliche Klemmringausführung. Die spielfreie Welle-Nabe-Verbindung ist gut zugänglich und vereinfacht so die Wartung. Die Standardversion der Kupplung ist für den Einsatz in direkten Antrieben vorgesehen. Allerdings bietet der Kupplungsaufbau auch die Möglichkeit der direkten Montage, etwa die Verbindung der Kupplung mit einer Zahnriemenscheibe. Das integrierte Rillenkugellager und dessen vollwertige Einlagerung im Flanschring ermöglichen dem Drehmomentbegrenzer nämlich nicht nur axiale, sondern auch radiale Kräfte aufzunehmen. Somit kann das Überlastsystem auch in indirekten Antrieben eingesetzt werden. Auf Wunsch liefert der Antriebsspezialist einen mechanischen Endschalter als zusätzliches Sicherheitselement. Bei einer Überlast erfolgt eine Axialbewegung des Schaltringes, dabei aktiviert man den mechanischen Endschalter. Das dadurch entstehende Signal lässt sich für eine beliebige Steuerfunktion nutzen.

Überlastkupplungen, die nach dem Kugel-Rast-Prinzip arbeiten, werden häufig in Kombination mit spielfreien Servo-Kupplungen eingesetzt. Auch für das neue System gelten die Vorteile der Kombinierbarkeit und Integrationsfähigkeit. KTR bietet die Syntex-NC aktuell in Verbindung mit der spielfrei-elastischen Wellenkupplung Rotex-GS und der spielfrei-drehsteifen Servo-Lamellenkupplung Radex-NC an. Zudem haben die Ingenieure eine dritte Variante entwickelt, welche die Verbindung mit der spielfrei-drehsteifen Metallbalgkupplung Toolflex vorsieht. Damit ist der Kupplungshersteller aus Rheine der einzige Anbieter am Markt, der die Kupplungsvarianten »Elastomer«, »Lamellen« und »Metallbalg« mit einem Drehmomentbegrenzer standardmäßig anbietet.

Mit Blick auf die Kosten gilt der Grundsatz: Sollte die Kupplung innerhalb der Lebensdauer des jeweiligen Antriebs nur einmal ansprechen, hat sich die Anschaffung mehr als amortisiert. Denn die Schäden, die bei einem Überlastfall entstehen, sind ausnahmslos um ein Vielfaches teurer, als die Anschaffung und der Einbau eines Überlastsystems.

Mechanik ist schneller als Elektronik

Bei der elektrischen Überwachung des Antriebes erfolgt die Drehmomentmessung mit einem entsprechenden Signal, das bei einem definierten Überlastmoment den Antrieb abschalten lässt. Es gibt Konstrukteure, die dieses System für schneller und somit sicherer halten. Ein Trugschluss. In der Tat ist die Elektronik in sehr vielen Fällen extrem schnell. Geht es aber um die wirkliche Überlastsicherung in Antriebssystemen, hat die Mechanik in Bezug auf die Schnelligkeit nahezu immer die Nase vorn. Schließlich ist auch bei elektronischer Abschaltung immer noch der Nachlauf im Antrieb zu berücksichtigen; dieser kann, trotz Abschaltung, noch erheblichen Schaden anrichten. Bei einer Überlastkupplung hingegen muss das Signal nicht den „Umweg“ von der Sensorik über die Steuerung auf den Elektromotor nehmen. Im Überlastfall trennt die Mechanik den Wellenstrang direkt und ohne Umweg. Das neue Überlastsystem eignet sich insbesondere für den Einsatz in modernen Servoantrieben, in denen eine hohe Dynamik vorherrscht – dazu gehören moderne Werkzeug- und Verpackungsmaschinen sowie der gesamte Sondermaschinenbau, aber auch die Steuerungs- und Positioniertechnik. jg