Kupplungen Spielfreie Verbindungselemente für Robotergetriebe

Getriebehersteller setzen heute bei den Produkten mit der höchsten Leistungsdichte bei der Anbindung zur Abtriebsseite auf eine Formschlussverbindung. Speziell für diese Art der Anbindung wurde dem Markttrend gefolgt und eine Metallbalgkupplung mit Doppelflanschanbindung entwickelt. Diese Robotergetriebekupplung wird im folgenden Beitrag dem Markt vorgestellt.

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SCHMIDT-KUPPLUNG GmbH

WITTENSTEIN SE

ORBIT GmbH Antriebstechnik

R+W Antriebselemente GmbH

Moderne Metallbalgkupplungen bestehen grundsätzlich aus zwei Bauteilen: einem Edelstahlmetallbalg und unterschiedlich ausgeführten Naben. Je nach Applikation und den darauf abgestimmten geometrischen Abmessungen werden Naben als Flansche, Klemmnaben, Spreizdorne oder Konusspannsätze ausgeführt.

Während die Nabe für die Anbindung der Kupplung an die An- und Abtriebsseite sorgt, ist es die Aufgabe des meist doppelwandig ausgeführten, zwischen An- und Abtriebsnabe positionierten Edelstahlmetallbalgs, die baubedingt auftretenden Fluchtungsfehler der zu verbindenden An- und Abtriebswelle zu kompensieren.

Als Ausgangsvariante wurde die erst Mitte 2005 entwickelte kompakte Metallbalgkupplung der Baureihe BKC gewählt (Bild 2). Die Kupplung zeichnet sich durch eine extrem kurze Bauweise und einer hohen Verdrehsteifigkeit aus und bringt somit beste Voraussetzungen um die Anforderungen der hohen Leistungsdichte (Leistung bezogen auf Bauraum) zu erfüllen. Der modulare Aufbau der Kupplung ermöglicht den Austausch der Klemmnabe durch eine Anbauflanschkombination. Hierbei dient der Flansch 2 als Verbindungselement zum jeweiligem Getriebe.

Der im Flansch 1 größer dimensionierte Lochkreis für die Befestigungsschrauben gewährleistet dann eine schnelle und vor allem einfache Montage der gesamten Kupplungseinheit. Entsprechend der differenzierten Anbaumaße der möglichen Getriebevarianten werden diese speziell auf den jeweiligen Einsatzfall abgestimmt.

Neben den Drehzahlen und Drehmomenten müssen auch Dynamiken und Anwendungsgebiete zur optimalen Dimensionierung berücksichtigt werden. An dieser Stelle profitiert das Unternehmen R+W Antriebselemente von den jahrelangen Erfahrung in der Zusammenarbeit mit namhaften Getriebeherstellern.

Schnelle und wirtschaftliche Kupplungsauslegung

Dieses Wissen floss in die Entwicklung und Auslegung der etwaigen Robotergetriebe-kupplung direkt mit ein. Das Resultat daraus fordert kundenseitig nur noch die Angabe der Getriebeart und der Anbaumaße. Restliche Daten bezieht der Kupplungshersteller am Untermain aus umfangreichen Datenbanken. Eine schnelle und vor allem wirtschaftliche Auslegung der Kupplung vereinfacht es somit den Kunden und Konstrukteuren.

Als Verbindungselement zwischen der Doppelflanschanbindung und der Abtriebsseitigen Kupplungsnabe können zwei unterschiedliche Lösungen angeboten werden. Beide Lösungen übernehmen zwei Funktionen im Antriebsstrang. Zum einen wird eine Drehbewegungen übertragen und zum anderen werden auftretende Wellenversätze kompensiert. Diese Ausgleichsfunktion spielt eine wesentliche Rolle innerhalb des gesamten Antriebsstrangs. Würde das Drehmoment über eine starre Anbindung von Getriebe- zur Abtriebeinheit übertragen, wären die durch den Versatz auftretenden Rückstellkräfte möglicherweise zu groß und könnten Lagerschäden verursachen.

Die Lösung: Edelstahlmetallbalg oder Elastomerkränze?

Die erste Lösung ist der Edelstahlmetallbalg, der unter wenigen Ausgleichselementen bei torsionssteifen Kupplungen während des Dauerbetriebs alle drei möglichen Versatzarten (Bild 3) gleichzeitig (axial, angular, lateral) kompensieren kann. Bei Standardanwendungen sind Ausgleichswerte im angularen Bereich von bis zu 2 Grad und im lateralen Bereich von bis zu 0,35 mm möglich. Diese Ausgleichswerte sind allerdings keine absoluten Grenzwerte. Für Sonderlösungen kann die Wellenanzahl des Metallbalgs auf bis zu 20 erhöht und somit entsprechend größere Versätze ausgeglichen werden.

Die zweite Lösung sind sogenannte Elastomerkränze. Diese wirken schwingungs- und stoßdämpfend im gesamten Antriebsstrang. Eine Variantenvielfalt bezogen auf den Härtegrad der Sterne ermöglicht eine optimale Anpassung der Dämpfungseigenschaften an die gesamte Applikation. Aufgrund des Aufbaus und der Vorspannung des Kranzes ist auch dieses Konzept absolut spielfrei. Die Elastomersterne von R+W zeichnen sich durch sehr geringe Rückstellkräfte, einer sehr guten Hystereseeigenschaft und einer hohen Abrieb- und Lebensdauerfestigkeit aus.

Als „ein“ Bauteil lagern und montieren

„Die perfekte Verbindung“ umfasst neben den technischen Vorteilen und Verbesserungen zu herkömmlichen Lösungen auch einen logistischen und Montagevorteil. Wird die Anbindung zwischen Getriebe und Abtriebsseite ohne die Robotergetriebekupplung realisiert wird eine zusätzliche Komponente (z. B. Adapterflansch) benötigt.

Der Lageraufwand der Adapter für alle Getriebe mit Flanschverbindung ist durch die große Variantenvielfalt der Herstellerprogramme eine erhebliche logistische Zusatzbelastung. Ebenso erfordert die Serienmontage eine korrekte Zuordnung der einzelnen Bauteile (Kupplung + Adapter). Die Lösung bietet die Robotergetriebekupplung. Als „ein“ Bauteil kann Sie als solches gelagert und später einfach montiert werden.

(hö)

R+W Antriebselemente

Tel+49(0)9372 98640

Tobias Wolf, Produkt Manager bei R+W Antriebselemente, Klingenberg

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