Störungsfreier Betrieb von Überlast-Anwendungen

Magnetkupplungen sorgen dafür, dass die Antriebe dieser Applikationen trotzdem schnell, präzise und unterbrechungsfrei arbeiten.

Anders als bei mechanischen Kupplungen entsteht bei Magnetkupplungen kein Abrieb, denn sie übertragen das Drehmoment berührungslos. Diese Funktionsweise hat zum einen den Vorteil, dass durch die Kupplung kein Schmutz in den Maschinenantrieb gelangt. Zum anderen verändert sich bei Magnetkupplungen das Drehmoment auch nach langer Betriebsdauer nicht. Beide Eigenschaften sind für den Einsatz in Anwendungen mit zahlreichen Überlastvorgängen ideal. Magnetkupplungen werden daher im Antriebsstrang dieser Applikationen bevorzugt verbaut. Sie können nicht abnutzen und übertragen das gewünschte Drehmoment daher konstant und ohne Abweichungen.

Die Wahl der Magnetkupplungsvariante ist entscheidend für die optimale Funktion der Anwendung. „Bei uns findet jeder die ideale Lösung für seine Anwendung“, ist sich Sven Karpstein, Geschäftsführer des Antriebstechnikspezialisten KBK, sicher. Das Unternehmen aus dem unterfränkischen Klingenberg hat neben Hysteresemagnet-Kupplungen auch Permanentmagnet-Kupplungen im Programm. Diese eignen sich für Anwendungen mit Drehmomenten von 1,2 bis 150 Newtonmeter sowie Wellendurchmessern von 3 bis 44 Millimetern und gleichen sogar teilweise radialen Wellenversatz aus – bei minimalen Rückstellkräften.

Der Hersteller fertigt seine Hysteresemagnet-Kupplungen in zahlreichen Ausführungen. Sie sind unter anderem mit beidseitiger Klemmnaben-Anbindung, mit aufgelaserter Skala und individuell einstellbarem Überlastmoment oder als Variante speziell für Anwendungen mit Schraub- und Wickelvorgängen erhältlich. Die Hysteresemagnet-Kupplungen wurden für niedrige Drehmomente zwischen 0,1 und 5 Newtonmetern konstruiert, wie sie unter anderem in Getränkeabfüllanlagen für PET-Flaschen benötigt werden.

Das Aufbringen des Schraubverschlusses auf die Flaschen ist in Abfüllanlagen ein fehleranfälliger Vorgang. Wird der Verschluss nicht mit dem richtigen Drehmoment auf das Gewinde der Flaschenmündung aufgezogen, sitzt er zu fest und kann vom Verbraucher nicht geöffnet werden. Wird der Deckel dagegen mit zu wenig Kraft angezogen, schließen die Verschlüsse nicht dicht mit dem Gewinde ab. Hysteresemagnet-Kupplungen sorgen deshalb im sogenannten Verschließkopf des Schraubverschließers dafür, dass die Deckel von PET-Flaschen mit konstantem Drehmoment auf das Gewinde aufgebracht werden. Ist das passende Anzugsmoment erreicht, wird der Verschließkopf durch die Magnetkupplung gleitend vom Antrieb des Schraubverschließers abgekoppelt. Eine Permanentmagnetkupplung ist hierfür nicht geeignet, denn sie würde eine ruckelnde Trennung der Kraftübertragung zwischen Schraubverschließer und Deckel bewirken. Der Verschluss wäre dann sehr fest angezogen und nur noch schwer zu öffnen. Während man diesen Effekt bei Kunststoffflaschen vermeiden will, ist er bei Glasflaschen sogar erwünscht: Nur so lässt sich die Flasche optimal abdichten. In diesen Abfüllanlagen sind also Permanentmagnet-Kupplungen die erste Wahl.

Das Hauptargument für den Einsatz von Magnetkupplungen in Verpackungsanlagen ist ihre enorme Robustheit: Es tritt auch nach zahlreichen Überlastvorgängen kein Verschleiß auf. Dieser Eigenschaft kommt eine große Bedeutung zu, denn Überlasten sind bei Verpackungsmaschinen keine Seltenheit. Das wird an zwei Beispielen deutlich: So schiebt zum Beispiel bei Horizontal-Kartonierern ein Schieber die Produkte, die parallel zur Faltschachtel auf einem Kassettenband angeliefert werden, in die Schachtel. Bei diesem Vorgang kann es leicht zu Überlasten kommen. Bei Kartonform- oder Kartonverschließanlagen wiederum können die Schneidwerkzeuge verkanten, sodass eine Überlast entsteht. In Dehnfolien-Verpackungsmaschinen ist es dagegen wichtig, dass die Folie immer in einer konstanten Spannung gehalten wird. Ändert sich diese Spannung oder ruckelt es beim Spannvorgang, reißt die Folie und die komplette Produktcharge muss neu verpackt werden. Setzt der Maschinenbauer in diesen Maschinen Hysteresemagnet-Kupplungen ein, bleibt die Folienspannung konstant.

Magnetkupplungen leisten aber auch in sogenannten Stauförderern wichtige Dienste, die unter anderem in der Lebensmittelproduktion zum Warentransport eingesetzt werden. Um kosteneffizient zu arbeiten, müssen die Transportbänder rund um die Uhr an sieben Tagen in der Woche störungsfrei laufen. Mechanische Kupplungen sollten in diesen Anlagen nicht verbaut werden, da sie im Fall einer Überlast An- und Abtrieb voneinander trennen und dann vom Personal manuell wieder eingerastet werden müssen. Dadurch entstehen Stillstandzeiten, die das Unternehmen viel Geld kosten.

Magnetkupplungen nehmen dagegen die Drehmomentübertragung wieder auf, sobald eine Überlast beseitigt wurde. Sie erfüllen zudem die strengen Hygienevorschriften der Lebensmittelindustrie, da sie im Gegensatz zu mechanischen Kupplungen keinen Abrieb erzeugen, der ins Produkt gelangen könnte. Ein weiterer Vorteil ist die Verschleißfreiheit der Magnetkupplungen, die eine Wartung überflüssig macht.

KBK liefert Herstellern von Verpackungsmaschinen eine große Vielfalt an Magnetkupplungen. Das zeigt sich auch in der Materialauswahl: „Wir fertigen auf Wunsch jede Magnetkupplung aus Edelstahl oder setzen spezielle Magnete und Klebstoffe ein – zum Beispiel für Hochtemperatur-Applikationen“, berichtet Karpstein. Er und sein Team unterstützen die Kunden zudem bei der Auslegung und Berechnung der erforder­lichen Dreh- und Überlastmomente. In Zukunft wird der Hersteller sein Portfolio an Magnetkupplungen weiter ausbauen. Die Antriebstechnik-Profis haben ein ehrgeiziges Ziel: Sie wollen ihren Kunden möglichst viele Ausführungen und Varianten für ihre Anwendungen anbieten.