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Kupplung Längenverstellbare Kupplung in Druckmaschinen im Einsatz

| Autor / Redakteur: Thomas Walzel / Dipl.-Ing. (FH) Sandra Häuslein

Walzen von Druckmaschinen müssen sich nach jedem Druckauftrag schnell und einfach wechseln lassen. KBK Antriebstechnik hat dafür eine spielfreie längenverstellbare Kupplung entwickelt, die die Walzen torsionssteif mit dem Servoantrieb verbindet und ihre schnelle An- und Entkopplung ermöglicht.

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KBK Antriebstechnik hat eine längenverstellbare Kupplung entwickelt, die exakt für den Einsatz in einer Druckmaschine ausgelegt ist. Sie verbindet die Druckwalzen und -zylinder absolut spielfrei mit dem jeweiligen Servoantrieb.
KBK Antriebstechnik hat eine längenverstellbare Kupplung entwickelt, die exakt für den Einsatz in einer Druckmaschine ausgelegt ist. Sie verbindet die Druckwalzen und -zylinder absolut spielfrei mit dem jeweiligen Servoantrieb.
(Bild: ©industrieblick - stock.adobe.com)

Bis zu 100.000 verschiedene Komponenten sind in einer einzigen Druckmaschine verbaut, und jede von ihnen verrichtet an ihrem Platz eine unverzichtbare Aufgabe. Nur wenn alle Bauteile perfekt zusammenwirken, kann die Anlage die gewollten Ergebnisse liefern. Die Fehlertoleranzen sind dabei sehr gering: In der gesamten Anlagenfertigung wird auf tausendstel Millimeter genau gearbeitet.

Spielfreie und flexible Kupplungen

Eine zentrale Aufgabe kommt dem sogenannten Druckwerk zu – hier wird die Farbe auf das Papier gebracht. Damit die im Druckwerk gedruckten Farben genau aufeinander abgestimmt werden und ein streifenfreies Druckbild entsteht, müssen die Druckwalzen und -zylinder absolut spielfrei an den jeweiligen Servoantrieb angebunden sein. Das stellt hohe Anforderungen an die längenverstellbaren Kupplungen, die diese Verbindung herstellen, zumal sie gleichzeitig so gebaut sein sollten, dass sich die Walzen nach einem Druckauftrag schnell wechseln lassen. Bisher werden flexible, spielfreie Kupplungen dafür umständlich in der Länge an die unterschiedlich langen Druckwalzen angepasst, sodass die Maschinen für längere Zeit stillstehen, was der Druckerei Zeit und Geld kostet. Denn um rentabel zu sein, sollten die Anlagen rund um die Uhr laufen.

INFODie neue spielfreie längenverstellbare Kupplung eignet sich grundsätzlich für alle Anwendungen, in denen Bauteile an- oder entkoppelt werden. Darüber hinaus kann die verstellbare Kupplung aber auch in eine Distanzkupplung integriert werden: So muss der Maschinenbauer nicht mehr mit den üblichen Halbschalen arbeiten und das Bedienpersonal beim An- oder Entkuppeln des Antriebs keine weiten Wege zurücklegen.

Ein Druckmaschinen-Hersteller suchte aus diesem Grund nach einer Alternative zu den am Markt erhältlichen Kupplungen, wurde nicht fündig und konstruierte selbst ein passendes Bauteil. Die Kupplungs-Spezialisten von KBK Antriebstechnik sollten die Eigenkonstruktion in Serie fertigen. „Wir hielten das für keine gute Idee“, erinnert sich KBK-Geschäftsführer Sven Karpstein. Denn die Kupplung wies einen hohen Verschleiß auf und zeigte keine konstante Performance.

Karpstein schlug dem Unternehmen stattdessen vor, eine komplett neue spielfreie, längenverstellbare Kupplung zu konstruieren, die exakt für den Einsatz in einer Druckmaschine ausgelegt ist. Anfang 2017 begann die Entwicklungsarbeit. Nach einem Dreivierteljahr präsentierte KBK einen Prototypen. „Wir produzieren für viele Hersteller in diesem Bereich“, berichtet Sven Karpstein. „Deshalb wissen wir genau, welche Eigenschaften unser Produkt besitzen muss, um die nötige Präzision der Anlagen zu gewährleisten.“

KBK hat eine spielfreie längenverstellbare Kupplung entwickelt, die schnell an die jeweilige Anwendung angepasst werden kann.
KBK hat eine spielfreie längenverstellbare Kupplung entwickelt, die schnell an die jeweilige Anwendung angepasst werden kann.
(Bild: KBK)

Konstruktion aus Gleitlagerbuchsen auf Zylinderstiften

Um die geforderte Kombination aus Spielfreiheit und einfacher Handhabbarkeit zu erreichen, wählte KBK eine Konstruktion aus Gleitlagerbuchsen, die auf Zylinderstiften laufen. „So nehmen wir das ohnehin schon geringe Spiel komplett aus dem System raus“, erläutert Karpstein. Man hätte das Drehmoment zwar auch über eine Vielkeilwelle oder eine Passfedernut übertragen können – allerdings nicht spielfrei. „Diese Lösungen sind bei Servoantrieben also nicht sinnvoll, denn bei den häufigen Starts/Stopps würde die Welle sofort ausschlagen und einen unrunden Walzenlauf bewirken.“

Bei der von KBK entwickelten Konstruktion mit integrierten Gleitlagerbuchsen ist eine spielfreie Drehmomentübertragung dagegen jederzeit gegeben, sodass sich Axialbewegungen mit geringem Kraftaufwand realisieren lassen. Ein weiterer Vorteil des Systems ist seine Kompatibilität mit anderen Kupplungstypen: So kann ein eventuell vorhandener Radial- oder Winkelversatz leicht ausgeglichen werden. Den Praxistest bestand die Nullserie im Frühjahr 2018 problemlos, die Serienfertigung startete im Spätsommer.

SEMINARTIPP Die Grundkenntnisse, wie sich Servoantriebe optimal parametrieren lassen und wie die Steuerungs- und Regelfunktionen bei Motion Controllern beherrscht werden, lernen Teilnehmer im Grundlagenseminar „Servoantriebe“.
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* Thomas Walzel arbeitet bei der KBK Antriebstechnik GmbH in Klingenberg am Main

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