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Sicherheitskupplung

Kupplung rückt im richtigen Moment wieder ein

| Redakteur: Ute Drescher

Sicherheitskupplungen schützen empfindliche Komponenten in Störfällen. Jetzt gibt es freischaltende Kupplungen, die automatisch wieder einrücken.

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Direkte Antriebe lassen sich mit der Reihe SKY-KS mit Metallbalgkupplungsanbau und beidseitiger Konus-Klemmung absichern.
Direkte Antriebe lassen sich mit der Reihe SKY-KS mit Metallbalgkupplungsanbau und beidseitiger Konus-Klemmung absichern.
(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.

Solltrennstelle oder Überlastschutz

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 Anschlussflansch befestigt.

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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.

Wie in der Vergangenheit, setzt Jakob Antriebstechnik weiterhin auf sein 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.

Baureihe überarbeitet

Bei direkten Antrieben wird die Sicherheitskupplung zur Welle-Welle-Verbindung durch Metallbalg- oder Elastomeranbauten ergänzt. Vor kurzem haben die Konstrukteure von Jakob Antriebstechnik zahlreiche Baureihen überarbeitet, die nun einen weit größeren Drehmomentbereich absichern können. Das eröffnet eine Vielzahl weiterer Anwendungen für die bewährten Drehmomentbegrenzer des Unternehmens. Im Zuge dieser Überarbeitung wurden unter anderem die maximalen Ausrück-Drehmomente der Kupplungen von 3000 Nm auf 9000 Nm verdreifacht.

Neue Versionen gibt es sowohl für indirekte als auch direkte Antriebe. Die Reihe SKY deckt dabei indirekte Antriebe ab und bietet eine Anbindung mittels Konus-Klemmbuchse bzw. für die größeren Drehmomente (3000-9000) mittels Konus-Schrumpfscheibe, während die Reihe SKW eine kostengünstigere Alternative darstellt, bei der Drehmomente mittels Passfedernut-Verbindung übertragen werden. Direkte Antriebe hingegen können durch die Reihe SKY-KS mit Metallbalgkupplungsanbau und beidseitiger Konus-Klemmung abgesichert werden. Zudem decken die neuen Baugrößen auch einen weiten Durchmesserbereich ab und sind für Bohrungsdurchmesser bis 130 mm erhältlich.

Während bei den bisherigen Standardbaureihen 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.

Automatisch Einrücken bei minimalem Verschleiß

In vielen Anwendungsfällen ist eine solche Sicherheitskupplung jedoch nicht frei zugänglich und das Wiedereinrücken ist mit Aufwand verbunden, bzw. aus Platzgründen schlichtweg unmöglich. Für diese Einsatzbereiche hat Jakob Antriebstechnik nun eine neue Version (Reihe „F“) 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. Ist eine Drehrichtungsumkehr nicht möglich, kann das Wiedereinrücken optional mittels eines manuellen Vorgangs im Stillstand erfolgen.

Angeregt wurde diese Neuentwicklung durch die Nachfrage eines Kunden, der keine Möglichkeit sah, 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, die aber im Falle einer Überlast und einem langen Nachlaufen durch die automatische Wiedereinrückung zu erheblichem Verschleiß führen konnte. Mitunter war dieser so groß, dass die komplette Antriebsabsicherung nach nur einer Überlast ausgetauscht werden musste. Eine solche Reparatur bedeutet nicht nur einen hohen Arbeitsaufwand, sondern auch eine Stillstandzeit, in der die Zugmaschine nicht eingesetzt werden kann.

Kostspielige Reparaturen verhindern

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)

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