Dynamische Verbindungselemente

Andreas Mühlbauer,

Welche Kupplung wofür?

Der Maschinenbau und seine Anwendungen sind facettenreich. Jede Applikation ist speziell und fordert eine perfekte Maschinenauslegung. Einzelne Komponenten in der Anlage müssen dafür ebenso optimal ausgelegt werden. Welches die Einsatzgebiete von Kupplungen sind und für welche Applikation und Anbindung sich welche Kupplung eignet, zeigt dieser Artikel.

© stock.adobe.com/panuwat

Die Wahl der Kupplung hat entscheidenden Einfluss auf das Verhalten des Antriebsstrangs und letztlich auch auf das Gesamtsystem. R+W bietet verschiedene spielfreie Kupplungsmodelle für den Präzisionsbereich an und sogenannte Industriekupplungen für die Übertragung höherer Drehmomente. Zudem werden diese Kupplungen zu smarten Komponenten durch passende Sensortechnik.

Geforderte Ziele für Verbindungselemente im Maschinen- und Anlagenbau sind oft eine hohe Dynamik und Wiederholgenauigkeit sowie präzise Drehmomentübertragung in Einklang zu bringen. Für die spezifischen Herausforderungen hochdynamischer Servoachsen von Werkzeug- und Verzahnungsmaschinen sowie Automatisierungsanlagen eignen sich unter anderem die spielfreien, torsionssteifen R+W-Metallbalgkupplungen. Diese hochpräzisen Antriebselemente kommen überall dort zum Einsatz, wo hohe Positioniergenauigkeit höchste Priorität hat. Durch die Variantenvielfalt, Lebensdauerfestigkeit und Wartungsfreiheit lässt sich Wirtschaftlichkeit mit einer hohen Betriebssicherheit kombinieren. Die Modelle der Metallbalgkupplungen können Drehmomente von 0,05 bis 100.000 Nm übertragen. Außerdem können sie axiale, angulare oder laterale Wellenverlagerungen ausgleichen. Metallbalgkupplungen sind in verschiedenen Ausführungen verfügbar und können gleichermaßen mit unterschiedlichen Nabenanbindungen oder als doppelkardanische Gelenkwellenversion bestellt werden.

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Kupplungen mit Sensortechnik tragen ihren Teil zur Smart Factory bei. © R+W Antriebselemente

Hohe Geschwindigkeit und Laufruhe

Ideal für Highspeed-Anwendungen ist beispielsweise die Metallbalgkupplung SP3. Die mit Außenkonus versehene Kupplung steht für hohe Betriebszahlen bei größtmöglicher Laufruhe. Der rotationssymmetrische Aufbau sichert zusätzlich eine sehr gute Wuchtgüte. Neben den erwähnten Anwendungsgebieten werden die Metallbalgkupplungen auch in Druck- und Verpackungsmaschinen oder Prüfstandsanwendungen eingesetzt. Bei Mess- und Regelsystemen, kleineren Servoantrieben oder Drehgebern mit Drehmomenten von 0,05 bis 10 Nm werden bespielsweise die spielfreien und lebensdauerfesten Miniatur-Metallbalgkupplungen eingebaut.

Schwingungsdämpfend wirken spielfreie Elastomer-Präzisionskupplungen. Gleichzeitig punkten sie mit einer guten Torsionssteife, die für einen hohen Genauigkeitsgrad sorgt. Je nach Ausführung sind sie für einen Leistungsbereich von 0,5 bis 25.000 Nm ausgelegt und können aufgrund des Elastomerkranzes axiale, laterale und angulare Wellenverlagerungen ausgleichen. Das sogenannte Ausgleichselement der Elastomerkupplung, der Elastomerkranz, optimiert richtig gewählt den gesamten Antriebsstrang im Hinblick auf Drehschwingungen.

Die Elastomerkupplung EK6 für den Bereich von 4 bis 25.000 Nm verfügt über hohe Klemmkräfte und über einen verschleißfreien Hochleistungs-TPU-Elastomerkranz. © R+W Antriebselemente

Die spielfreien Präzisionssicherheitskupplungen, die bei R+W in den verschiedensten Modellreihen und Funktionsweisen erhältlich sind, gewähren weitere Vorteile. Durch das voreingestellte Ausrückdrehmoment schützen die Sicherheitskupplungen Maschinenkomponenten, wie beispielsweise Getriebe, im Falle eines Crashs vor einer Drehmomentüberlast und deren Schäden. Darüber hinaus reduzieren sie Stillstandzeiten. Sicherheitskupplungen bieten Anwendern somit im gesamten Maschinenbau wertvolle Vorzüge.

Höchste Drehmomente in sicheren Händen

Für die Übertragung höherer Drehmomente kommen die robusten Industriekupplungen zum Einsatz. Kupplungen in der Industrie müssen selbst höchste Drehmomente mit minimalen Leistungsverlusten übertragen, auch unter extremster Belastung verschleißfrei sein und Anlagen absichern sowie Risiken minimieren. Die kompakte Produkte der Serie der Industriesicherheitskupplungen, kurz ST, begrenzen Drehmomente von 200 bis 250.000 Nm exakt und sichern die Anlagen ab.

Die SP3-Präzisionskupplung ist eine Metallbalgkupplung für den Bereich 60 bis 10.000 Nm. Sie ist kompakt und einfach gebaut. © R+W Antriebselemente

Neben dem allgemeinen Maschinenbau finden die torsionssteifen und wartungsfreien Stahllamellenkupplungen zum Beispiel auch in Stahlwerken, Druckmaschinen und vielen Pumpenapplikationen Verwendung. Sie übertragen Drehmomente von 350 bis 100.000 Nm und gleichen Wellenversätze aus. Sie verfügen standardmäßig über Sechsloch-Kupplungslamellen aus hochelastischem Federstahl, die im Paket Wellenversätze ausgleichen können. Durch die Verwendung hochfester Schrauben, die das Lamellenpaket befestigen und das Drehmoment über den Reibschluss übertragen, arbeitet die Kupplung spielfrei. So werden Mikrobewegungen vermieden und die Gesamtsteifigkeit gesteigert. Durch die Ausgleichsmöglichkeit des Lamellenpakets eignen sich die Kupplungen, um angularen und axialen Wellenversatz auszugleichen. Ist das doppelkardanische Konzept mit zwei Lamellenpaketen ausgeführt, kann auch ein lateraler Wellenversatz ausgeglichen werden.

Über den Standard hinaus

Alle Kupplungen können in Zusammenarbeit mit dem technischen Vertrieb und der hausinternen Konstruktionsabteilung individuell konstruiert und an die Applikation angepasst werden. Weiterhin bietet R+W die passende Sensorik an. Bestehende Kupplungskomponenten, zum Beispiel, können so zum Bestandteil der Smart Factory werden. „Intelligente Sensortechnik kann präzise Messdaten zu Drehmoment, Drehzahl, Temperatur und Beschleunigung liefern. Diese Messdaten bieten die Grundlage für predictive maintenance. Damit lassen sich Wartungs- und Instandhaltungs-arbeiten proaktiv planen. Auch drohende Probleme wie Überlastungen des Antriebs, falsche Dimensionierungen oder erhöhter Verschleiß werden umgehend erkennbar. Das Unternehmen kann rasch handeln und verhindert im Idealfall teure Ausfallzeiten“, bestätigt Marcel Flicker, Product Manager bei R+W Antriebselemente.

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