Im Falle eines Falles 1

Maschinen- und Anlagenbauer setzen schon seit vielen Jahren auf Sicherheitskupplungen. Aufgrund immer neuer Forderungen bietet sich den Kupplungsherstellern auch gar keine Möglichkeit, sich auf den Lorbeeren auszuruhen. Der folgende Übersichtsbeitrag macht die jüngsten Produktentwicklungen transparent.

Sicherheitskupplungen sorgen durch exakte Drehmomentbegrenzung dafür, dass die Belastung von Bauteilen in Maschinen und Anlagen nicht über die zulässigen Werte ansteigt. Sie benötigten bisher einen externen Endschalter mit Kabel, der bei Überlast ein Signal an die Steuerung weiterleitet. Der von Mayr Antriebstechnik entwickelte EAS-Sensor, eine Sicherheitskupplung mit integriertem Signalgeber, sendet das Überlastsignal per Funk. Diese revolutionäre, sehr zuverlässige Überlasterfassung hat erhebliche Vorteile im Vergleich zur herkömmlichen Signalübertragung.

Wie funktioniert nun das Ganze im Detail? Die Hubbewegung beim Ausrasten einer Sicherheitskupplung infolge eines unzulässig hohen Drehmomentes beträgt nur wenige Millimeter. Dieser geringe Weg muss ausreichen, um den Schaltzustand des angebauten mechanischen oder berührungslosen Endschalters zu ändern. Externe Endschalter müssen deshalb gewissenhaft und exakt montiert und eingestellt werden, damit sie zuverlässig funktionieren können. Unter Umständen ist aber auch höchste Sorgfalt vergeblich, wenn die Sicherheitskupplung im Betrieb ihre Position beispielsweise durch Wärmedehnungen verändert.

Endschalter in der Kupplung integriert
Bei der Weltneuheit EAS-Sensor – Mayr verwendet für die Produktneuheit dieses Attribut – ist der Endschalter direkt in der Kupplung integriert. Er registriert bei Überlast die Ausrastbewegung der Kupplung und sendet das Signal kabellos per Funk an eine Basisstation, die mit der Maschinensteuerung verbunden ist. Der EAS-Sensor wird im Werk betriebsfertig eingestellt, Montage- und Justierarbeiten entfallen. Die Überlasterfassung ist absolut zuverlässig. Äußere Einflüsse wie Vibrationen, axiales Verschieben der Kupplung, beispielsweise durch Wärmedehnung der Welle, beeinträchtigen die Funktionssicherheit nicht.

Der Sender des neuen Systems befindet sich komplett, einschließlich der Energieversorgung, in der Drehmoment-Einstellmutter der bewährten Sicherheitskupplung EAS-compact. Er meldet in regelmäßigen, kurzen Abständen den Betriebszustand der Kupplung und gleichzeitig Informationen über die Höhe der Versorgungsspannung. Ein Absinken der Spannung löst rechtzeitig ein Warnsignal aus, damit die Batterie des Senders zeitnah gewechselt werden kann. Dazu muss die Kupplung nicht ausgebaut werden.

Der neue EAS-Sensor ist herkömmlichen Sicherheitskupplungen mit externen Endschaltern besonders bei folgenden Einsatzbedingungen eindeutig überlegen: Bei Antrieben mit bewegten Wellen, beispielsweise Roboterarmen, müssen keine Halterungen und Kabelzuführungen mitbewegt werden. Der gesamte Aufbau wird deutlich einfacher und sicherer. Auch bei Antrieben, die Vibrationen oder horizontalen Bewegungen ausgesetzt sind, ist eine sichere Signalgabe garantiert. Axiale Verschiebungen der Kupplung, beispielsweise durch Dehnung der Welle, kann bei herkömmlichen Systemen mit extern angebauten Signalgebern schon mal zu einer Fehlauslösung führen. Prädestiniert ist der EAS-Sensor natürlich auch für Einsatzfelder, bei denen einfach kein Platz ist für den Anbau eines externen Endschalters. Ferner bietet sich das neue System an, wenn Antriebe vor Ort montiert werden. Es ist einbaufertig und muss nicht erst durch entsprechendes Fachpersonal justiert werden.

Die Entwicklung des neuen EAS-Sensor hat bei mechanischen Sicherheitskupplungen die Signalübertragung deutlich sicherer gemacht und die Installation eines drehmomentbegrenzenden Überlastschutzes erheblich vereinfacht. Durch die Integration des Senders in die bewährte Kupplung EAS-compact hat das System neben einer sicheren Signalübertragung natürlich auch alle anderen Qualitätsmerkmale, die eine moderne, zuverlässige Sicherheitskupplung ausmachen.

Eine Sicherheitskupplung für Großantriebe mit einem Drehmoment von bis zu 160 000 Nm hat R+W entwickelt. Der Einsatz der Kupplung der Baureihe ST verringert die Stillstandszeiten bei Crash und erhöht dadurch die Verfügbarkeit und Produktionsleistung der Anlage.

Die Einsatzgebiete der ST-Sicherheitskupplungen sind den Angaben von Tobias Wolf zufolge Walzwerke, Stahlwerke, Fördertechnik oder Extruder. Die kompakte und einfache, aber dennoch sehr robuste Bauweise der Kupplung ermöglicht einen lebensdauerfesten und wartungsfreien Einsatz. Produktmanager Wolf betont: „Im Vergleich zu derzeit auf dem Markt verfügbaren Kupplungen beträgt das Gesamtgewicht unserer Kupplung nur rund ein Viertel davon.“

Ein weiterer Vorteil liegt bei der sehr einfachen Nachstellung des Ausrückdrehmoments. Dies kann einfach und ohne Hilfsmittel (wie beispielsweise ein Datenblatt) durch den markierten Einstellbereich auf der Kupplung verändert werden.

Die Sicherheitskupplung kann ein Drehmoment von bis zu 160 000 Nm sicher begrenzen. Es wird ein Wellendurchmesserbereich von 40 bis 290 mm abgedeckt. Die Baureihe STN wurde für indirekte Antriebe, unter der Berücksichtigung von Riemen- oder Kettenspannungen entwickelt. Die Baureihen ST2 (schwingungsdämpfende Version) und ST3/ST4 (torsionssteife Version) stehen dem Markt für direkte Antriebe zur Verfügung.

Nun zu den Kupplungen von KTR: Parallel zu den bekannten Sicherheitskupplungen, erwähnt werden sollen hier die patentierten Syntex und die KTR-SI, gibt es aktuell die neu entwickelten KTR-SI-Freischaltelemente. Diese Systeme finden dem Produktmanger Reiner Banemann zufolge besonders im hohen Leistungsbereich ihren Einsatz.

Folgendes Funktionsprinzip steckt dahinter: ein Kugel-/Kalotten-System bewirkt die axiale Bewegung des mittels Tellerfederpaketen vorgespannten Bolzens. Dadurch wird eine Trennung der Drehmomentübertragung bewirkt. Dies passiert, wenn die einstellbare Umfangskraft je Element zu groß wird. Besonders in Kombination mit der neuen Gearex-Zahnkupplung, der Rigiflex-N-Stahllamellenkupplung, aber auch in kundenspezifischen Anwendungen können die KTR-SI-Freischaltelemente eingesetzt werden. 

Sicherheitskupplungen mit maximaler Leistungsdichte
Anwendernutzen ganz erheblich erhöht
Im Maschinenbau werden immer kompaktere Antriebselemente mit maximaler Leistungsdichte gefordert. Aber auch der Sicherheitsaspekt wie beispielsweise Kollisionsschutz bei Maschinencrash, gewinnt weiter an Bedeutung. Mit den Typen SKX-L, SKY und SKB stellte Jakob Antriebstechnik eine neue Sicherheitskupplungs-Generation zur Überlastbegrenzung beziehungsweise Kollisionsschutz für indirekte Antriebe vor, die diesen Anforderungen gerecht wird. Sie ergänzen die Baureihe SKG mit integriertem Kugellager aus dem bisherigen Standardprogramm. Der erheblich erhöhte Anwendernutzen bei den neuen Ausführungen besteht aus dem Zusammenspiel verschiedener wesentlicher Details wie:

  • Höhere Ausrückmomente, kompaktere Konstruktion
  • vereinfachte Montage durch Klemmringnabe
  • bessere Rundlaufgenauigkeit, höhere Lagerbelastung
  • größere Wellen- bzw. Bohrungsdurchmesser
  • einfachere Einstellung

Weitere Details über diese Produkte in einem Fachartikel in der nächsten Ausgabe.