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Sicherheitskupplung

Ausrücken zum Schutz der Komponenten

| Redakteur: Ute Drescher

Sicherheitskupplungen schützen empfindliche Komponenten in industriellen Anlagen. Jetzt hat Jakob Antriebstechnik eine neue Kupplung entwickelt, die automatisch wiedereinrückt – das hat einen entscheidenden Vorteil.

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Die neuen Kupplungen von Jakob Antriebstechnik rücken im Überlastfall zuverlässig aus und erst bei Drehrichtungsumkehr mit langsamer Drehzahl wieder ein. Das vermeidet Verschleiß.
Die neuen Kupplungen von Jakob Antriebstechnik rücken im Überlastfall zuverlässig aus und erst bei Drehrichtungsumkehr mit langsamer Drehzahl wieder ein. Das vermeidet Verschleiß.
(Bild: Jakob Antriebstechnik)

Seit mehreren Jahrzehnten ist Jakob Antriebstechnik im Bereich Überlastschutz und Drehmomentbegrenzer tätig. Der Anwendungsbereich umfasst dabei alle anspruchsvollen Antriebe im Maschinenbau, von der hochdynamischen Servoachse einer Werkzeugmaschine, bis hin zum Überlastschutz von Förderanlagen. Gerade in modernen Anwendungen mit ständig steigenden Graden von Automatisierung und Dynamisierung bedeuten Maschinenschäden nicht nur Reparaturkosten, sondern auch durch immer teurer werdende Stillstandzeiten schnell massive finanzielle Einbußen. Eine entsprechende Absicherung gegen solche Szenarien sollte deshalb heutzutage von hoher Priorität sein.

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Sicherheitskupplungen von Jakob Antriebstechnik werden als Solltrennstelle bzw. Überlastbegrenzer konzipiert. Im Zentrum der Kupplung steht ein robuster und hochpräziser Ausrückmechanismus mit Stahlkugeln als federbelastetem Formschlusskörper. Das Antriebsmoment wird von der Welle über eine Passfederverbindung bzw. eine kraftschlüssige, spielfreie Klemm- oder Konusverbindung in die zentral angeordnete Nabe geleitet.

Die Nabe ist als Kugelkäfig ausgebildet und dient zur Aufnahme eines abtriebsseitigen Flanschrings, einer Schaltscheibe mit Tellerfeder und der Einstellmutter. Spezial-Tellerfedern drücken die Kugeln über die Druck- oder Schaltscheibe in gehärtete Kalotten des Flanschrings. Im Normalbetrieb wird dadurch das Antriebsmoment spielfrei in den Flanschring übertragen. Zur Drehmomentweiterleitung wird am Flansch­ring wahlweise ein Ausgleichselement (Metallbalg oder Elastomerstern), ein Zahn- oder Riemenrad, oder ein entsprechender Anschlussflansch befestigt.

Je nach gewähltem Ausgleichsmoment ist die Kupplung in der Lage, erheblichen Wellenversatz auszugleichen. Wird das eingestellte Ausrückmoment überschritten, verdreht sich der Flanschring relativ zur Käfignabe, die Kugeln werden aus den Kalotten gedrückt. Der Antriebsstrang wird innerhalb weniger Millisekunden unterbrochen. Durch die Verspannung der Stahlkugeln zwischen Kugelkäfig, Nabe und Flanschring sind spielfreie Drehmomentübertragung und hohe Verdrehsteifigkeit gewährleistet.

Kupplung aus dem Baukasten

Wie in der Vergangenheit, setzt Jakob Antriebstechnik weiterhin auf sein über viele Jahre bewährtes Baukastenprinzip, um kurze Lieferzeiten bei gleichbleibender Qualität gewährleisten zu können. Dieses System ermöglicht die Auswahl der für den jeweiligen Anwendungsfall optimalen Ausführung der Überlastmechanik, sowie der gewünschten Anbauarten, die nahezu sämtliche indirekten und direkten Antriebe abdecken. Bei direkten Antrieben wird die Sicherheitskupplung zur Welle-Welle-Verbindung durch Metallbalg- oder Elastomeranbauten ergänzt.

Vor kurzem haben nunmehr die Konstrukteure von Jakob Antriebstechnik zahlreiche Baureihen überarbeitet, die nun einen weit größeren Drehmomentbereich absichern können, womit nun eine Vielzahl weiterer Anwendungen für die bewährten Drehmomentbegrenzer in Frage kommt. Dabei wurden die maximalen Ausrück-Drehmomente von 3000 Nm auf 9000 Nm verdreifacht.

Einrasten kann zu Verschleiß führen

Während bei den bisherigen Standardbaureihen zwar im Falle der Überlast der Antriebsstrang zuverlässig getrennt wird, kann es durch die automatische Wieder-Einrast-Funktion (360°-Synchron-Raststellung) gerade bei hohen Drehzahlen und langen Nachlaufzeiten zu erheblichem Verschleiß der Kupplungskomponenten kommen.

Zwar unterbrechen freischaltende Konkurrenzprodukte den Antrieb, machen jedoch gleichzeitig ein manuelles Wiedereinrücken der Kupplung mittels speziellem Werkzeug oder aufwendigen Vorrichtungen notwendig. In vielen Anwendungsfällen ist eine solche Sicherheitskupplung jedoch nicht frei zugänglich und das Wiedereinrücken ist mit Aufwand verbunden, bzw. aus Platzgründen schlichtweg unmöglich.

Technik arbeitet verschleißfrei

Für diese Einsatzbereiche hat Jakob Antriebstechnik nun eine neue Version (Reihe „F“) mit verschleißfreier Magnetmechanik entwickelt, die das automatische Wiedereinrücken mit dem minimalen Verschleiß einer Freischalt-Kupplung kombiniert. Die Wiedereinrückung erfolgt bei Drehrichtungsumkehr mit geringer Drehzahl automatisch. Stillstandzeiten können effektiv reduziert werden.

Angeregt wurde diese Neuentwicklung durch die Nachfrage eines Kunden, der keine Möglichkeit sah, für seinen Zweck einen klassischen Drehmomentbegrenzer einzusetzen. In der besagten Anwendung wurden Zugmaschinen mit Kompressoren für das Be- und Entladen ausgestattet. Diese Kompressoren werden über eine Nebenwelle des Verbrennungsmotors angetrieben. Um diesen Antrieb zu schützen wurden bislang klassische Sicherheitskupplungen verwendet, welche aber im Falle einer Überlast und einem langen Nachlaufen durch die automatische Wiedereinrückung zu erheblichem Verschleiß führen konnte. Mitunter war dieser sogar so groß, dass die komplette Antriebsabsicherung nach nur einer Überlast komplett ausgetauscht werden musste.

Kostspielige Reparatur vermeiden

Nicht nur bedeutet eine solche Reparatur einen hohen Arbeitsaufwand, sondern auch eine Stillstandzeit. Eine Kupplung, die im Überlastfall zuverlässig ausrückt und erst bei Drehrichtungsumkehr mit langsamer Drehzahl wieder einrückt, kann solche kostspieligen Reparaturen häufig verhindern und erhöht die Verfügbarkeit der Produktionsanlagen. Der Einsatz einer solchen Lösung ist auch in zahlreichen anderen Bereichen denkbar. (ud)

SPS IPC Drives 2018: Halle 3A, Stand 370

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