Grosse Bandbreite von Enemac Zuverlässige Drehmomentbegrenzung für Antriebe

Von Silvano Böni

Im Zuge der verstärkten Automatisierung der Produktionsprozesse werden Fertigungs- und Bearbeitungszentren immer komplexer und teurer. Ausfallzeiten oder gar Schäden an diesen sind eine kost­spielige Angelegenheit und müssen unbedingt verhindert werden. Bei einem Störfall durch Blockade oder Überlast von Antriebswellen können beispielsweise Sicherheitskupplungen zuverlässigen Schutz bieten.

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Bei der Wahl der passenden Sicherheitskupplung ist zunächst die Antriebsart entscheidend. Zu unterscheiden sind indirekte und direkte Antriebe.
Bei der Wahl der passenden Sicherheitskupplung ist zunächst die Antriebsart entscheidend. Zu unterscheiden sind indirekte und direkte Antriebe.
(Bild: Enemac)

Enemac-Sicherheitskupplungen verhindern durch exakte Drehmomentbegrenzung (Überlastschutz) zuverlässig kostspielige Reparaturen und Ausfallzeiten. Sie sind das Resultat jahrzehntelanger Erfahrung in tausendfacher, bewährter Anwendung. Ein ausgereiftes Konstruktionsprinzip, hochwertige Materialauswahl, präzise Fertigung sowie die fast unbegrenzten Variationsmöglichkeiten nach dem Baukastenprinzip verleihen den Qualitätsprodukten von Enemac eine Ausnahmestellung auf dem internationalen Kupplungsmarkt.

Auch im Vergleich zu Servoantrieben mit Frequenzumrichtern als Notabschaltung punktet die Sicherheitskupplung. Im Störfall zum Beispiel durch Blockieren oder Überbelastung der Antriebswelle erfolgt die sofortige, rein mechanische Trennung der Antriebswellen, wodurch destruktive Massenkräfte und Drehmomentspitzen sicher weggeschaltet werden. Hierdurch bietet eine Sicherheitskupplung von Enemac zuverlässigen Schutz für Ihre Maschine.

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Nach Beseitigung der Störung kann die Kupplung mit niedriger Drehzahl dank 360°-Synchron-­Rastung wieder einrücken und ist sofort mit dem eingestellten Ausrückmoment funktionsbereit.

Die Einsatzmöglichkeiten für Sicherheitskupplungen erstrecken sich über den gesamten Maschinen- und Anlagenbau. Je nach Konstruktion, technischen Features und Anbindungsvarianten können sie beispielsweise in Werkzeugmaschinen, Verpackungsmaschinen, Druckmaschinen, Automatisierungsanlagen, Textilmaschinen, Förderanlagen oder Prüfständen zur zuverlässigen Drehmomentbegrenzung eingebaut werden.

Welche Kupplung für indirekte Antriebe?

Bei der Wahl der passenden Sicherheitskupplung ist zunächst die Antriebsart entscheidend. Zu unterscheiden sind indirekte und direkte Antriebe.

Indirekte Antriebe sind dadurch gekennzeichnet, dass der gesamte Antriebsstrang nicht auf einer gemeinsamen Achse liegt. Die Antriebswelle ist parallel versetzt zur Abtriebswelle. Die Dreh­momentübertragung erfolgt je nach Anforderung und Grösse des Drehmoments über Riemen, Zahnräder oder Ketten und dient nicht zum Versatzausgleich, sondern zur spiel- und wartungsfreien Dreh­moment­übertragung.

Speziell für die Drehmomentbegrenzung in Ketten- und Zahnriemenantrieben von Abfüll- und Reinigungsanlagen sowie Verpackungsmaschinen wurden rostfreie Überlastkupplungen aus Edelstahl (ECE_ES, ECG_ES, ECI_ES und ECR) entwickelt. Diese erfüllen die strengen Hygieneanforderungen der Lebensmittel-, Pharma- und Medizinindustrie.

Typ ECI_ES ist mit einer extra breiten Lagerstelle konstruiert, um den Anbau von breiten Zahnriemenscheiben, Kettenrädern oder Zahnrädern in Förder- und Verpackungsanlagen zu erleichtern. Die punktgenaue Drehmomentbegrenzung wird durch die eingesetzten Teller­federn garantiert, wodurch auch grosse Einstellbereiche ohne Teller­feder­wechsel ermöglicht werden. Die Einstellbereiche reichen bei 11 Baugrössen von 2 bis 900 Nm.

Typ ECR hingegen bietet sich für schmale Anbauteile wie z. B. schmale Zahnscheiben, Gelenkwellen und Teile mit Anschlussflansch an.

Richtige Wahl bei direkten Antrieben

Als direkte Antriebe bezeichnet man Antriebsstränge, bei denen Antriebs- und Abtriebseinheit auf einer Achse liegen. Bei der Kupplungsauswahl sind Ausrastdrehmoment, Torsionssteifigkeit sowie Versatzausgleich zwischen Antriebs- und Abtriebswelle zu beachten. Versätze zwischen An- und Abtriebsstrang treten konstruktions- und montagebedingt bei nahezu allen Anwendungen auf. Ursache dafür sind zum einen Masstoleranzen innerhalb der anzubindenden Bauteile, zum anderen äussere Faktoren wie Temperatur oder Witterung. Grundsätzlich unterscheidet man drei verschiedene Versatzarten.

Bei Axialversätzen handelt es sich um Längen­änderungen der, in der Regel aus metallischen Materialien gearbeiteten Längsachse von Antriebs- und Abtriebswelle. Diese hängen vom spezifischen Wärmeausdehnungskoeffizienten des jeweiligen Werkstoffs ab. Dieser bestimmt, wie sich das jeweilige Material bei Temperaturänderungen ausweitet oder zusammenzieht. Die Längenänderung der Wellen bewegt sich normalerweise zwischen 0,1 und 1 mm. Der Axialversatz kann problemlos durch ein zwischen den Naben befindliches Ausgleichselement, entweder aus Metall (Metallbalg) oder Poly­urethan (Elastomerstern), behoben werden.

Angularversätze (Winkelversätze) entstehen hingegen meist montagebedingt. Ein Versatz von bis zu 2,5° kann in der Regel von Standardkupplungen ausgeglichen werden. Im Gegensatz zum axialen Versatz bedeutet der angulare Versatz aufgrund der höheren Belastung des Ausgleichselements eine deutliche Mehrbeanspruchung für die Sicherheitskupplung.

Die stärkste Belastung der Kupplung tritt jedoch beim Lateralversatz auf. Bei diesem sind An- und Abtriebswelle parallel zueinander verlagert, sodass das Ausgleichselement durch zwei entgegengesetzte Winkelverlagerungen beansprucht wird.

Standardkupplungen können laterale Versätze von bis zu 1 mm ausgleichen. Die drei beschriebenen Versatzarten treten bei direkten Antrieben häufig auf. Werden jedoch die vom Hersteller angegebenen Maximalversätze eingehalten, sind die eingesetzten Kupplungen lebensdauerfest und müssen keiner regelmässigen Wartung unterzogen werden.

Zur Absicherung direkter Antriebe bietet Enemac je nach abzusicherndem Drehmoment und Art der Wellenanbindung verschiedene Sicherheitskupplungsvarianten an. Wird ein Versatzausgleich mittels Metallbalg gewünscht, etwa für den Einsatz bei hohen Temperaturen (bis 200 °C), stehen die Typen ECUB, ECKH, ECPB, ECPH, ECKB oder ECUH zur Wahl.

Soll der Versatzausgleich jedoch durch ein Ausgleichselement mit Elastomerstern erfolgen, kann aus den Varianten ECKE, ECPB und ECUD gewählt werden.

Auch korrosionsgeschützt erhältlich

Für anspruchsvollere Umgebungen bietet Enemac viele Sicherheitskupplungen zudem als korrosionsgeschützte Variante an. Durch spezielle Härtungsverfahren werden die Hauptbauteile der Dreh­moment­begrenzer nitrokarburiert bzw. gasnitriert und anschliessend oxidiert. Die verbauten Teller­federn sind beschichtet und Kugeln und Kugellager werden aus Edelstahl gefertigt. Dadurch sind diese Kupplungstypen für viele Anwendungen im Freien und überall dort geeignet, wo Feuchtigkeit zum Problem werden könnte. SMM

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