Kupplungen für Spindelpressen

Die Lineartechnik ist ein Teilgebiet der Antriebstechnik und beschreibt Komponenten und Systeme zur Ausführung translatorischer Bewegungen. Der Antrieb kann dabei zum Beispiel hydraulisch, pneumatisch, als Linearmotor oder aus einer übersetzten rotatorischen Bewegung erfolgen. Je nach Anwendungsfall ist eine hohe Präzision oder Dynamik erforderlich. Gewinde- und Kugelumlaufspindeln haben sich für diese Anwendungen seit vielen Jahren im Maschinenbau bewährt. Ob als Positioniersystem in Werkzeugmaschinen, als Antrieb in automatischen Türen oder bei Pressen - überall dort kommen Spindeltriebe zum Einsatz. Um eine hohe Präzision bei linearen Bewegungen zu erreichen, muss der komplette Antrieb spielfrei arbeiten

Sowohl die Kugelumlaufmutter, als auch die Gewindemutter sowie wie die Spindel selbst, müssen hochpräzise ausgeführt und zueinander eingestellt sein. Dem restlichen System kommt eine nicht mindere Bedeutung zu. Die Lagerung der Spindel zum Beispiel muss genauso spielfrei und leichtgängig sein, wie die Führungen der Spindelmutter. Das Drehmoment muss spielfrei und so torsionssteif wie möglich vom Antriebsmotor auf die Spindel übertragen werden. Hierfür haben sich Kupplungen in unterschiedlichen Ausführungen bewährt. Die Anforderungen sind dabei erheblich. Zum einen muss das Drehmoment und der Drehwinkel so präzise wie möglich übertragen werden, was eine größtmögliche Torsionssteife erfordert, gleichzeitig müssen Fluchtungsfehler der Wellen mit geringstmöglichen Rückstellkräften auf die Lager ausgeglichen werden.

Einen speziellen Anwendungsfall für Spindeltriebe stellen dabei elektromechanische Pressen und Fügesysteme dar. An diese Systeme werden, je nach Anwendungsfall, unterschiedliche Anforderungen gestellt. Fügesysteme beispielsweise werden eingesetzt, um Teile durch Einpressen zu montieren, Ventilsitze zum Beispiel werden in den Zylinderkopf eingepresst. Die Hauptaufgabe an das System ist die Überwachung - die Bauteile müssen mit einer definierten Kraft und über einen bestimmten Weg eingepresst werden. Abweichungen zu den Vorgaben werden durch das System erkannt und die fehlerhaften Bauteile können ausgeschleust werden. Diese Art der Anwendungsfälle erfordern eine sehr hohe Torsionssteife der Kupplung, da der Pressenhub präzise erfolgen muss und die Anforderungen bei der gegebenen Wiederholgenauigkeit sehr hoch sind. Für diese Applikationen eignen sich vor allem die torsionssteifen Metallbalgkupplungen von R+W Antriebselemente. Das Unternehmen bietet diese Kupplungen für einen Drehmomentbereiche von 0,1 bis 100.000 Nm an. Die unterschiedlichen Nabenausführungen der Modellreihen MK und BK ermöglichen es jedem Konstrukteur, die geeignete Bauform für seinen Anwendungsfall auszuwählen. Verfügbar sind dabei unter anderem geschlitzte Klemmnaben, Halbschalen zur radialen Montage sowie Konus-Klemmnaben. Besonders montagefreundlich und bewährt sind die steckbaren Kupplungsbaureihen.

Spindelpressen werden auch als Antriebe für Stanzwerkzeuge verwendet. So war es früher zum Beispiel üblich beim Ausstanzen von Löchern aus Kunststoffprofilen, welche durch einen Extruder kontinuierlich gefertigt werden, ein mitfahrendes Werkzeug zu verwenden. Heutige Systeme sind durch deutlich höhere Geschwindigkeiten in der Lage, diese Löcher oder Durchbrüche stillstehend zu stanzen, wodurch die Komplexität des gesamten Systems deutlich vereinfacht wurde. Die daraus resultierenden Kosteneinsparungen und die höhere Flexibilität tragen dazu bei, die Prozesse wirtschaftlicher und flexibler zu gestallten. Die Anforderungen an die Kupplungen bei solchen Applikationen sind Spielfreiheit und Massenträgheit.

R+W hält auch hierfür passende Lösungen bereit. Mit den Elastomerkupplungen der Modellreihe EK werden Kupplungen angeboten, welche durch ihre Ausführung in hochfester Aluminiumbauweise ein besonders geringes Trägheitsmoment aufweisen. Die standardmäßig kalibrierten Elastomersterne aus Hochleistung-TPU garantieren eine leichte Steckbarkeit bei gleichzeitig absoluter Spielfreiheit.

Die deutlich höheren Verfahrgeschwindigkeiten, welche moderne Spindelpressen erreichen, erhöhen leider auch die Gefahr einer Beschädigung der Presse durch einen eventuellen Crash des Stanzwerkzeuges. Die hohen Drehzahlen und die daraus resultierende Bewegungsenergie der Motoren, Getriebe oder Riementriebe können bei einer Blockade des Werkzeuges die Presse beschädigen und dabei zu teuren Stillstandszeiten sowie Reparaturen führen.

Mit den Sicherheitskupplungen der Baureihen SK und SL hält R+W aber auch für diese Fälle passende Lösungen parat. Das bewährte und vom TÜV überwachte Federvorgespannte Kugel-Rast-Prinzip überträgt das Drehmoment auch im Reversierbetrieb absolut spielfrei. Im Falle eines Crashs steigt das Drehmoment stark an, was zur Folge hat, dass die Kupplung binnen weniger Millisekunden den Kraftfluss im Antriebsstrang unterbricht und die Anlage vor einer unzulässig hohen Drehmomentspitze schützt. Nach der Beseitigung der Störung kann die Presse zügig wieder in Betrieb genommen werden. aru