Kupplungen Linearkupplungen verbinden kinematische Eigenschaften

Autor / Redakteur: Jörg Melnicky* / Katharina Juschkat

Rein lineare Anwendungen sind auf Linearkupplungen mit speziellen kinematischen Eigenschaften angewiesen. Schmidt-Kupplung bietet dafür eine Ausgleichskupplung mit hoher Axialsteifigkeit für Linearanwendungen mit Hubkräften bis zu 13.000 N an.

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Die Kupplung kombiniert die kinematischen Eigenschaften eines Wellengelenkes mit denen einer Kreuzschieberkupplung.
Die Kupplung kombiniert die kinematischen Eigenschaften eines Wellengelenkes mit denen einer Kreuzschieberkupplung.
(Bild: Schmidt-Kupplung)

Kupplungen im üblichen Sinne dienen eigentlich der Übertragung von Drehmomenten unter dem Ausgleich möglicher Verlagerungen – also entsprechend zur Anbindung an rotativ bewegte Wellen. Anders verhält es sich bei rein linear bewegten Achsen, bei denen lineare Stellimpulse ausgeführt und axiale Hubkräfte übermittelt werden. Für diese Aufgaben muss eine sogenannte Linearkupplung über spezielle kinematische Eigenschaften verfügen. Dafür bietet der Kupplungshersteller Schmidt-Kupplung die Baureihe Loewe GK Linear an. Das Metier dieser axial steifen Kupplungen ist die präzise Übertragung reiner linearer Hubkräfte bei gleichzeitigem Ausgleich hoher radialer und angularer Verlagerungswerte.

Programm umfasst 5 Baugrößen

Die Loewe GK Linear gewährleistet die präzise Übertragung von reinen linearen Stellimpulsen bei gleichzeitigem Ausgleich auftretender radialer und winkliger Verlagerungen.
Die Loewe GK Linear gewährleistet die präzise Übertragung von reinen linearen Stellimpulsen bei gleichzeitigem Ausgleich auftretender radialer und winkliger Verlagerungen.
(Bild: Schmidt-Kupplung)

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Die Baureihe Loewe GK ist für die Übertragung von reinen linearen Stellimpulsen durch Elektrozylinder oder durch hydraulisch und pneumatisch betriebene Stellantriebe konzipiert. Das Programm umfasst 5 Baugrößen mit Nabenaußendurchmessern von 27 mm bis 100 mm und steht dem Konstrukteur für maximale Axiallasten je nach Kupplungsgröße zwischen 800 N und 13.000 N zur Verfügung. In der Standardausführung sind die axial steifen Kupplungen dieser Serie zur Wellenanbindung beidseitig mit Innengewinde ausgestattet. Lieferbar sind die Gewinde in den Größen M6 bis M48. Optional stehen ebenfalls Kombinationen aus Innengewinde und Gewindezapfen oder mit Klemmnaben in einem Bohrungsdurchmesserbereich von 6 mm bis 50 mm zur Verfügung.

Kinematische Eigenschaften kombiniert

Der Aufbau der Loewe GK Linear besteht aus zwei Aluminiumnaben, in denen jeweils 2 schmier- und wartungsfreie Kunststoffgleitlager eingepresst sind. In einem Innenring befinden sich vier im Winkel von 90° zueinander angeordnete Kupplungsbolzen. Dieses einem Gelenkkreuz ähnliche Mittelteil kann nun einerseits in den Gleitlagern schwenken. Da es aber verglichen mit einem Kreuzgelenk nicht in der Gelenkhälfte fixiert ist, kann es sich folglich bei auftretendem Radialversatz der Wellen zusätzlich noch um ein definiertes Maß in den Gleitbuchsen verschieben. Das Kupplungsprinzip kombiniert also die kinematischen Eigenschaften eines Wellengelenkes mit denen einer Kreuzschieberkupplung.

Durch diese gleichzeitige Schwenk- und Linearbewegung in den Lagern wird ein kombinierter Winkel- und Radialverlagerungsausgleich auf kurzer axialer Baulänge ermöglicht. Die axial fixierten Kupplungen kompensieren abhängig von der Baugröße parallele Verlagerungen von bis zu 2,5 mm und Winkelverlagerungen bis zu 3°.

Axialkräfte präzise übermitteln

Für die Ausführung axialer Hubbewegungen in einer Härteanlage wurde eine axial steife Kupplung für die präzise Übermittlung dieser Axialkräfte gesucht. Über einen Hydraulikzylinder und einer folgenden Umlenkung wird entsprechend die Last angehoben. Durch den konstruktiven Aufbau aus Länge der hubausführenden Achse, Hebel der Umlenkung sowie Gewichte der entsprechenden anzuhebenden Werkstücke musste die Linearkupplung Axialkräfte von bis zu max. 3000 N übertragen.

Der Betreiber setzt die Kupplung in der Anlage bei höheren Temperaturen ein. Das bedeutet, obwohl der eigentliche Härteprozess gekapselt und abseits des Antriebs geschieht, herrscht eine erhöhte thermische Bedingung an der Kupplung. Zusätzlich ist sie durch den Einsatz von Härteölen einer öligen Atmosphäre ausgesetzt. Die Härteöle basieren auf mineralischen Ölen und dienen als Abschreckungsmedium für die Werkstoffe. Dabei spielen sie eine mitentscheidende Rolle für die späteren Eigenschaften der metallischen Werkstücke, zum Beispiel für deren Festigkeit und Zähigkeit.

Gleitlager beständig bis zu 250° C

In der beschriebenen Anlage kam die Loewe GK L in Baugröße 56 zum Einsatz. Die Abmessungen der Kupplung mit einem Nabenaußendurchmesser von 56 mm und einer Gesamtlänge von 53 mm unterstützen die platzsparende Konstruktion der Anlage. Die Linearkupplung ist laut Hersteller in der Lage, durch auftretende Verspannungen resultierende Verlagerungen von radial bis zu 2 mm sowie winklige Verlagerungen von bis zu 3° zu kompensieren. Ihre Axialsteifigkeit von 32.000 N/mm übermittelt die linearen Hubkräfte genau.

Die in der Kupplung eingesetzten Hochleistungsgleitlager besitzen eine thermische Beständigkeit bis zu 250° C und sind gegen Chemikalien beständig – z.B. gegen organische Lösungsmittel, Öle und Fette. Dadurch entsprechen sie den Umgebungsbedingungen in der Anlage. Zur Anbindung an die linear bewegte Welle und der Kolbenstange des Hydraulikzylinders ist die Kupplung mit Innengewinde und Gewindezapfen jeweils in der Gewindegröße M20 ausgestattet. (kj)

SPS IPC Drives 2016: Halle 3, Stand 511

* Jörg Melnicky, Marketing Schmidt-Kupplung GmbH.

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