Kupplungstechnik Kupplungs-Innovationen: Augen auf bei Werkstoff- und Fertigungstechnik

Auf der Hannover Messe wird KTR eine Erweiterung des Rotex-Programms vorstellen. Ein Überblick über das gesamte Programm zeigt: Entscheidende Innovationen der Kupplungstechnik haben ihren Ursprung in der Nutzung neuer Werkstoffe und besonderer Fertigungsverfahren.

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KTR gibt einen Einblick über die Entstehung wesentliche Innovationen in der Kupplungstechnik und deren treibenden Kräfte bzw. Technologien.
KTR gibt einen Einblick über die Entstehung wesentliche Innovationen in der Kupplungstechnik und deren treibenden Kräfte bzw. Technologien.
(Bild: KTR)

Wie entstehen wesentliche Innovationen in der Kupplungstechnik und was sind die treibenden Kräfte beziehungsweise Technologien? Ein Rückblick auf die Entwicklungsgeschichte der KTR Kupplungstechnik GmbH aus Rheine zeigt: Zentrale Innovationen entstehen immer dann, wenn ein neues Grundkonzept etabliert wird. So war es Anfang der 1960er Jahre bei der Kupplungsreihe Bowex, die erstmalig die Werkstoffe Stahl und Kunststoff kombinierte. So war es einige Jahre später auch bei der Wellenkupplung Rotex mit ihrem Elastomer-Zahnkranz, der zwischen den beiden Nabenhälften angeordnet ist.

Auf den Werkstoff kommt es an

Aber neben dem Konzept kommen weitere Faktoren hinzu. Hier ist vor allem das Know-how in der Werkstofftechnik und bei den Produktionsverfahren entscheidend. Auch dafür sind die bereits erwähnten Kupplungsbaureihen ein gutes Beispiel. Als KTR die Rotex auf den Markt brachte, steckte der Kunststoff als Konstruktionswerkstoff – zumal in der Antriebstechnik, d. h. bei permanent bewegten und belasteten Maschinenelementen – noch in den Kinderschuhen. Entsprechend groß war die Skepsis vieler Anwender gegenüber dem Elastomer-Zahnkranz. Das KTR-Vertriebspersonal musste in vielen Fällen erhebliche Überzeugungsarbeit leisten, um die Kunden zumindest zu einer Test-Installation der neuen Kupplungsbauformen zu bewegen.

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Werkstofftechnik als Impulsgeber

Die Werkstofftechnik gibt weiterhin Impulse für die Entwicklung neuer Kupplungsbaureihen. So werden die Zwischenstücke von doppelkardanischen Kupplungen, die sich durch eine besonders hohe Verlagerungsfähigkeit auszeichnen, immer häufiger aus faserverstärkten Kunststoffen (GFK/CFK) gefertigt, die sich durch hohe Belastbarkeit bei geringem Gewicht auszeichnen. Hierbei profitieren die KTR-Entwickler von ihrem Wissen aus der Windenergietechnik, das sich optimal auf andere Anwendungen im Maschinen- und Anlagenbau transferieren lässt.

Ein weiteres Beispiel für die Werkstoff- bzw. Kunststofftechnik als Treiber für Innovationen ist das Elastomer-Material T-Pur, das KTR im Jahr 2011 nach einer intensiven Entwicklungs- und Testphase vorgestellt hat. Dieser neue Elastomer-Werkstoff ersetzt mehrere andere Zahnkranzmaterialien, von denen er sich durch höhere Dauerfestigkeit und ein größeres Temperatur-Einsatzspektrum, unter Beibehaltung anderer positiver Eigenschaften wie Dämpfung und Abriebfestigkeit, unterscheidet. Der neue, universelle Standardzahnkranz bietet aus Kundensicht eine erhöhte Lebensdauer und spart somit Wartungskosten.

Innovative Fertigungstechnik nutzen

Die Rotex war das zweite Kupplungsprodukt von KTR und ist inzwischen Markenzeichen des Unternehmens. Zudem hat sich die montagefreundliche Kupplung aus nur drei Teilen zum Synonym für drehelastische Klauenkupplungen entwickelt. Das Rotex-Programm ist laut KTR extrem vielfältig.

Während die Grundform erhalten blieb, gab und gibt es Weiterentwicklungen, die erst durch die Nutzung innovativer Fertigungstechnik möglich wurden. So zum Beispiel die Rotex GS, die aufgrund extrem hoher Fertigungsgenauigkeit, sowohl der Naben als auch des Elastomer-Zahnkranzes, spielfrei arbeitet und sich in High-End-Anwendungen wie Hochgeschwindigkeits-Spindelantrieben moderner Werkzeugmaschinen oder Antrieben von Mess- und Prüfanlagen bewährt. Diese Baureihe gibt es bereits seit 1980.

Vorteile der Split-Nabe

Erst zwei Jahre jung hingegen ist die Rotex S-H mit Split-Naben. Der Innovationstreiber bei dieser Kupplung war der „Blick über den Tellerrand“ im Bereich der Fertigungstechnik. Auf der Suche nach einer Technologie, die auch bei Graugusskupplungen eine verbesserte Montagefreundlichkeit unter beengten Verhältnissen ermöglicht, stießen die KTR-Entwickler auf ein bewährtes Verfahren aus dem Automobilbau. Dort werden Pleuelstangen häufig durch „cracken“ mechanisch aufgespalten. Bei dieser Methode entsteht eine unregelmäßige Oberfläche mit formschlüssiger Passung, die einen exakten Sitz der beiden Hälften beim Zusammenfügen gewährleisten soll. Die konturierten, unregelmäßigen Bruchflächen sollen für eine ideale Zentrierung der Nabenhälften sorgen; die Verschraubung erfolgt in Blockmontage.

Um einen idealen Massenausgleich zu erzielen, werden die Nabenhälften werksseitig statisch gewuchtet. Die Verschraubung der gespaltenen Nabe soll sicherstellen, dass keinerlei Nachteile in der Beanspruchbarkeit der Kupplung im Einsatz entstehen. So schafft diese Fertigungstechnologie die Voraussetzung, Graugusskupplungen einfacher unter beengten Verhältnissen montieren zu können. Zugleich ermöglicht sie einen guten Zugang zum Zahnkranz: Das bedeutet, angrenzende Komponenten müssen nicht aufwendig demontiert werden. Ein weiterer Vorteil ist, dass die Kupplung einfach an individuelle Anwendungsfälle angepasst werden kann, denn die vorgebohrte Kupplung lässt sich ohne Sonderaufwand bearbeiten.

Produktneuheit auf Hannover Messe

Das aktuellste Beispiel für die Impulse der modernen Werkstoff- und Fertigungstechnik in der Kupplungsentwicklung ist die Rotex Non Sparking, die KTR erstmals auf der Hannover Messe 2015 vorstellt. Für die Neuentwicklung haben die Ingenieure des Rheinenser Unternehmens einen leitfähigen Kunststoff entwickelt, der jegliche statische Aufladung verhindern soll. Die durchschlagsichere Kupplung kann wartungsfrei in explosionsgefährdeten Bereichen eingesetzt und auch im Verschleißfall des Elastomer-Zahnkranzes weiterbetrieben werden.

Auf die Nabengrundkörper, die weiterhin aus Stahl oder aus anderen Metallwerkstoffen wie Aluminium gefertigt werden, wird eine Nockengeometrie aus hochfestem und widerstandsfähigem Kunststoff aufgespritzt. Das bedeutet: Aufgrund der Materialpaarung Metall/Kunststoff wird auch im Fall eines Totalverschleißes des Elastomer das Drehmoment weiterhin übertragen. Eine Dämpfungswirkung ist dann zwar nicht mehr vorhanden, aber die aus Sicherheitsgründen erforderliche Notlaufeigenschaft ist gegeben. Weil hier, wie erwähnt, leitfähige Kunststoffe zum Einsatz kommen, wird auch jegliche statische Aufladung vermieden.

Die drehelastische Rotex Non Sparking ist für Anlagen geeignet, die selbst im Fall eines Elastomerverschleißes ohne Gefahr einer Funkenbildung weiterarbeiten können. Die Wartung einer solchen Anlage kann dann problemlos in ein unkritisches Zeitfenster verschoben werden. (sh)

Hannover Messe 2015: Halle 25, Stand B24

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