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Aktuelles über die Kupplung

Sicherheitskupplung, Wellenkupplung, Klauenkupplung, Lamellenkupplung

schmidt10613Fachartikel

In die Auswahl einer für den jeweiligen Antriebsstrang passenden Wellenkupplung sollten einige Überlegungen mit einfließen. Neben der Identifizierung des zu übertragenden Drehmomentes und der maximalen Drehzahl spielen u. a. die Faktoren Verlagerungskapazität für ein störungs- und verschleißfreies Arbeiten sowie Drehfedersteifigkeit beispielsweise für Positioniergenauigkeiten eine große Rolle. Schmidt-Kupplung bietet für verschiedene Applikationen und Anforderungen unterschiedliche Produktbaureihen an drehsteifen Ausgleichskupplungen an.



Sie bieten verschiedene anwendungsrelevante Leistungsmerkmale und prädestinieren sie damit für unterschiedlichste Einsatzfälle. So verlangen beispielsweise Drehgeberanwendungen nach anderen technischen Leistungsdaten der Kupplung als Kupplungen für Druckmaschinen. Andere Kriterien müssen Kupplungen erfüllen, wenn sie zusätzlich zum Drehmoment axiale Führungsaufgaben übernehmen müssen.

Hohe radiale Verlagerungen rückstellkräftefrei kompensieren

schmidt20613Die Übertragung der Drehbewegung und des Drehmomentes erfolgt bei dem Kupplungssystem „Semiflex“ mittels zweier um 90° versetzt angeordneter paralleler Lenkerpaare. Sie verbinden die An- bzw. Abtriebsseite mit der Mittelscheibe. Bei auftretender radialer Verlagerung verschieben sich die Lenker in einer Gruppe parallel. Da die Kupplungsglieder untereinander immer parallel bleiben, ist für das Kupplungssystem eine stets gleiche Winkelgeschwindigkeit von An- und Abtrieb ohne Phasenverschiebung und folglich absoluter Gleichlauf gewährleistet.

Die Lenker sind auf den in den Scheiben befindlichen Bolzen drehbar, in der Regel über Nadellager. Der parallele Verlagerungsausgleich, der je nach Baugröße der Kupplung bis zu 6,6 mm betragen kann, erfolgt durch eine reine Schwenkbewegung der Lenkerpaare. Diese Kompensation erfordert nur eine geringe Baulänge. Durch eine definierte Balligkeit der Nadeln eines jeweiligen Lagers kompensiert das Funktionssystem angulare Fehler, die abhängig von der Kupplungsgröße bis zu 1° betragen können.

Grundsätzlich sind die mit einem Außendurchmesserbereich von 50 bis 300 mm erhältlichen Semiflex als Stahlversion mit unterschiedlichen form- und kraftschlüssigen Wellenanbindungsformen ausgeführt. Sie decken einen Maximaldrehmomentbereich bis 18.800 Nm ab. Anwendungen finden sich unter anderem in Druck-, Verpackungs-, Werkzeugmaschinen, Extrusions- und Förderanlagen. Modifizierte Versionen wie Edelstahlausführungen sind für Anwendungen unter Vakuumbedingungen, für lebensmitteltechnische Anlagen oder für Maschinen in der pharmazeutischen Industrie prädestiniert. Für dynamische Anwendungen wie bei Montageautomaten, die mit hoher Produktivität in hoher Taktzahl bei genauer Wiederholgenauigkeit arbeiten, findet der Konstrukteur die Baureihe Dynamic im Spektrum. Die Kupplungen dieser Serie sind komplett aus Aluminium gefertigt und besitzen damit ein geringes Massenträgheitsmoment. Für eine spielfreie Wellenanbindung auch im Reversierbetrieb besitzen sie kraftschlüssige Klemmnaben.

Hohe universelle Verlagerungen  

Viele Anwendungen verlangen nach Kupplungen mit einer hohen universellen Verlagerungskapazität. Beispielsweise ausgelöst durch bewusste Schrägstellung von Wellen oder durch prozessbedingte Verstellbewegungen bei ganzheitlichen Bearbeitungsvorgängen von Materialien wie beim Polieren von Oberflächen von Display- und Architekturglas oder bei der Herstellung von Fahrwerksteilen im Automotivbereich. Für diese Anwendungsbereiche wurde die Baureihe „Omniflex“ entwickelt.

Die drehsteifen Kupplungen bieten eine hohe universelle Verlagerungskapazität in Verbindung mit einer kompakten Bauform. Die Erklärung dieser Symbiose liegt in der Kinematik des Kupplungssystems. Die Übertragung der Drehbewegung und des Drehmomentes erfolgt bei den Kupplungen mittels zweier um 90° versetzt angeordneter paralleler Lenkerpaare. In den Kupplungsgliedern arbeiten spezielle Gelenklager. Hierbei wird die Wahl der jeweiligen Lagerpaarung bei den Gelenklagern den technischen Anforderungen gerecht abgestimmt. Je nach Anforderungen können dies zum Beispiel Kombinationen Stahl auf Stahl sein für Robustheit und harten Taktbetrieb oder Stahl auf PTFE-Gewebe für wartungsfreie Anwendungen wie in der Verfahrenstechnik.

Abhängig von der Baugröße bieten die Kupplungen eine Winkelverlagerung bis zu 3°, eine radiale Verlagerung von bis zu 200 mm und einen axialen Ausgleich von max. 50 mm.
Das Leistungsspektrum an Nenndrehmomenten der realisierten und projektierten  Kupplungsgrößen reicht aktuell von 150 Nm bis zu 6400 kNm.
Großgetriebe, Pressenantriebe, Konfektionieranlagen, Getriebeprüfstände, Verfahrenstechnik, Förder- und Beschichtungsanlagen sowie Misch- und Rührwerke sind potentielle Einsatzbereiche.

Steckbar für Drehgeber mit elektrischer Isolierungsfunktion

schmidt30613Andere Anforderungen stellen sich im Bereich der Sensorik. Hier hat eine Drehgeberkupplung die Aufgabe, Messinstrumente vor mechanischen Überbeanspruchungen zu schützen und die Übertragung der Drehbewegung entsprechend der Auflösung des Drehgebers exakt zu gewährleisten. Die „Controlflex“ wurde entsprechend der mechanischen und messtechnischen Anforderungen von Messwertaufnehmern wie  Encodern, Drehgebern und Tachogeneratoren entwickelt. Durch das spezielle Design des Funktionselements ermöglicht die Kupplung den Ausgleich von Radial-, Axial- und Winkelverlagerungen in einer kompakten Bauform. Die winkelsynchrone Übertragung der Drehbewegung bleibt dabei stets gewährleistet. Zusätzlich erfolgt der Verlagerungsausgleich äußerst rückstellkräftearm und somit lagerschonend.Zudem offerieren sie eine elektrische Isolierungsfunktion, was wichtig für eine galvanische Trennung von Messaufbauten und frequenzgeregelten Antrieben ist. Die mit gewuchteten Aluminiumklemmnaben ausgestatteten Kupplungen stehen je nach Kupplungsgröße für einen Drehzahlbereich bis zu 25.000 min-1 zur Verfügung.

Axial steif mit Festlagerfunktion   

Die bisherigen beschriebenen Kupplungssysteme zeichnen sich dadurch aus, dass sie neben parallelen und angularen Verlagerungen zusätzlich einen Axialverlagerungsausgleich bieten, beispielsweise entstanden durch thermische Ausdehnungen von Wellen.

Eine andere Forderung an Kupplungssysteme wird aber dann gestellt, wenn zu übertragende Drehmomente von axialen Zug- und Druckkräften überlagert werden, die Kupplung eine Festlagerfunktion übernehmen muss oder gar axiale Hubbewegungen genauestens übertragen werden sollen. Eine axiale Nachgiebigkeit des Ausgleichselementes muss dementsprechend ausgeschlossen werden.Die axial steife „Loewe GK“ kombiniert die kinematischen Eigenschaften von Einfachwellengelenken mit denen von Kreuzschieberkupplungen.

In einem Aluminiuminnenring befinden sich im Winkel von 90° zueinander angeordnete Zapfen. Das 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 zusätzlich noch um ein definiertes Maß in den Kunststoffgleitbuchsen verschieben. Durch diese gleichzeitige Schwenk- und Linearbewegung in den Lagern wird ein kombinierter Winkel- und Radialverlagerungsausgleich ermöglicht.

Die aus Aluminium gefertigten Kupplungen der Serie „Torque“ bieten ein Nenndrehmoment von bis zu 220 Nm. Einsatzfelder sind u. a. Leiterplattenbelichtungsanlagen, Pick-and-Place Anwendungen, Vorschubaufgaben in Werkzeugmaschinen oder als Ausgleichskupplung in Spindelhubsystemen. Kupplungen der Serie „Linear“ bieten die präzise Weitergabe von reinen linearen Stellimpulsen, beispielsweise in Zylinderanwendungen und bei Ventilklappenverstellungen. Die maximale Axiallast beträgt je nach Kupplungsgröße bis zu 13.000 N.

Großer, veränderlicher Radialversatz     

In puncto Ausgleichskupplungen hat man häufig den Ausgleich von Verlagerungen durch Fertigungsungenauigkeiten etc. vor Augen. Wie man aber bereits an den Verlagerungswerten bei der Semiflex oder Omniflex gesehen hat, kann es sich hierbei auch um einen bewussten funktionalen Versatz handeln, z. B. bei Kalanderantrieben und der Bearbeitung unterschiedlicher Materialdicken und -stärken. Große und im Betrieb veränderliche radiale Versätze treten bei Papiermaschinen, in der Umformtechnik, in Holzbearbeitungs- und Druckmaschinen oder in Walzenvorschüben auf. Hierfür ist die Schmidt-Kupplung entwickelt worden. Die kurzbauende, drehsteife Leistungskupplung wurde für einen großen veränderlichen Radialversatz konzipiert. Es werden keine Reaktionskräfte erzeugt. Unabhängig vom Versatz gewährleistet sie eine stets konstante Winkelgeschwindigkeit von An- und Abtriebswelle. Je nach Baugröße und Serie bieten sie einen maximal zulässigen Radialversatz bis zu 275 mm.

Bilder: mögliche Anwendungen


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