Störungen und Stillstandszeiten vermeiden

Automatisierte Fertigungsanlagen kommen in vielen unterschiedlichen Industrien zum Einsatz. Damit diese zuverlässig und wirtschaftlich arbeiten, müssen Störungen und Stillstandszeiten möglichst vermieden werden. R+W-Sicherheitskupplungen leisten in diesem Zusammenhang einen wichtigen Beitrag.

Der Autor: Dirk Hasenstab, Marketing/Vertrieb, R+W Antriebselemente

Ohne automatisierte Produktions- und Handhabungsprozesse ist heutzutage kaum mehr eine wirtschaftliche Fertigung möglich. Hierfür müssen die dort eingesetzten Maschinen und Anlagen immer produktiver und effizienter ihre Arbeit verrichten. Gleichzeitig verstärken sich die Abhängigkeiten der einzelnen Prozessschritte voneinander: Fällt an einer Stelle eine Maschine aus, steht oftmals die gesamte Produktion still. Prozesssicherheit und Prozessoptimierung geraten somit immer stärker in den Fokus der Anlagenbetreiber. Infolgedessen gewinnen Sicherheitsmechanismen immer mehr an Bedeutung, die bei Problemfällen sofort eingreifen und größere Schäden und Ausfälle verhindern.

Mechanische Sicherheitskupplungen erfüllen dahingehend einen wichtigen Zweck: Sie trennen im Notfall den Antriebsstrang innerhalb weniger Millisekunden und schützen somit Bauteile, wie beispielsweise Motoren, Getriebe oder Spindeln, vor Schäden, die z. B. durch Blockaden bzw. Drehmomentüberlastungen hervorgerufen werden können. Je passgenauer die Sicherheitskupplungen dabei für die jeweiligen Anforderungen ausgelegt sind, desto besser tragen sie zu sicheren und effizienten Prozessen bei. Die R+W Antriebselemente GmbH bietet für vielfältige Applikationen die passenden Kupplungslösungen.

Anforderungsgerechte Kupplungslösung

Beispiel Automobilbranche: Hier vermeiden Sicherheitskupplungen beispielsweise Blockaden in vollautomatisierten Montagelinien, die zu längerfristigen Ausfällen führen können. „Die kompakten Drehmomentbegrenzer haben nicht nur eine enorm große Wirkung, sie bieten darüber hinaus noch weitere Vorteile“, erläutert Dirk Steimann, Außendienstmitarbeiter von R+W. „Sicherheitskupplungen schützen nicht nur die Maschinen, sie verringern zudem längere Stillstandszeiten – und somit hohe wirtschaftliche Folgekosten.“ So löste R+W das Problem eines Herstellers von Dieseleinspritzpumpen. „Auf jede Pumpe wird ein Abschlussdeckel verschraubt. Die notwendigen Schrauben werden ungeordnet und ohne Qualitätskontrolle in ein Magazin geschüttet. Von hier aus werden sie in die Schraubeinheit überführt, wo sie automatisch mit einer sehr hohen Geschwindigkeit, mit fünfzehn Newtonmetern Anzugsmoment, verschraubt werden. Verkantete oder fehlerhafte Schrauben können bei dieser Prozedur einen kompletten Stillstand auslösen.“

Eine Sicherheitskupplung sollte daher im Notfall den Antrieb sicher bei einem Drehmoment von 20 Nm in Einschraubrichtung von der Schraubeinheit trennen. Nach erfolgter Trennung steht jedoch noch eine weitere Aufgabe an, ohne die der Betrieb der Linie nicht wieder anlaufen kann: Die festsitzenden Schrauben müssen in umgekehrter Drehrichtung mit hohem Drehmoment wieder herausgedreht werden.

Was zunächst nach einer einfachen Aufgabe klingt, birgt Tücken im Detail. So darf die Sicherheitskupplung bei Überlast nur in Einschraubrichtung auslösen und nicht – wie sonst üblich – in beide Drehrichtungen. Da in diesem Fall die Schraube jedoch in Gegenrichtung gelöst werden muss, entwickelte R+W auf Basis seiner SK1/60-Kupplung eine Sonderlösung, die nur in Einschraubrichtung als Drehmomentbegrenzung dient. „Diese Sonder-Sicherheitskupplung wirkt in Gegenrichtung dann vielmehr als starre mechanische Verbindung, die die Gegenkraft zum Lösen der Schraube aufbringt“, beschreibt Steimann die sogenannte Blockfunktion.

Mit diesem Schutzmechanismus ist die Funktionsfähigkeit der Linie jetzt auf einem ganz anderen Niveau gewährleistet. „Bei Störungen in der Verschraubungseinheit kam es ohne Sicherheitskupplungen früher zu erheblichen Stillstandszeiten, da die Montagestation direkt und ohne Zeitpuffer mit den weiteren Bearbeitungszentren verknüpft ist“, schildert Steimann die Ausgangssituation. „Durch das Untersetzungsverhältnis des Schraubgetriebes war es vorher nicht möglich, mithilfe des Antriebsmotors in Gegenrichtung das nötige Drehmoment zu erzeugen.“ Verkantete Schrauben konnten daher nur mit großem Aufwand entfernt werden – die ganze Montagelinie stand so lange still, bis durch einen Eingriff von außen die Ursache für den Crash beseitigt war.

Inzwischen wurde der Aufbau der Fertigungslinie angepasst, berichtet Steimann: „Dank des neuen Konzepts unter Verwendung der Sicherheitskupplungen mit Überlast- und Blockfunktion kann jetzt ein stärkerer Antriebsmotor verwendet werden. Dieser löst verkantete oder defekte Schrauben problemlos.“ Damit konnte die Aufhebung von Blockaden faktisch in die Automatisierung integriert werden. Ein positiver Nebeneffekt stellt sich zudem ein: Die Maschinenkomponenten werden passiv vor Folgeschäden geschützt.

Nach Beseitigung der Überlast rastet die Kupplung nach 60° automatisch wieder ein. Diese Durchrastfunktion ist wichtig, da innerhalb der Montagelinie ein manuelles Wiedereinrasten aufgrund der baulichen Verhältnisse unmöglich wäre. Lediglich bei einer benötigten Veränderung des auslösenden Drehmoments müsste eine Zwischenplatte oder ein Flansch abgebaut werden, damit die Einstellmutter der SK1 für den Eingriff erreichbar wird. Dies ist jedoch der Ausnahmefall. Je nach Modellreihe und Bedarf sind darüber hinaus jedoch noch weitere Einrastwinkel und Funktionsweisen möglich.

Variantenreiche Produktpalette

R+W-Sicherheitskupplungen sind in vielen verschiedenen Baureihen, Ausführungen und Variationen für Ausrückdrehmomente von 0,1 bis 250 000 Nm verfügbar. Viele Anwendungsfälle können so bereits direkt aus dem Standardportfolio bedient werden. Sind ganz spezielle Anforderungen gefragt, können anwenderindividuelle Sonderlösungen realisiert werden. Eine wichtige Grundlage für die Entwicklung anwendungsnaher Lösungen ist hierbei die intensive Beschäftigung mit den tatsächlichen Anwenderanforderungen in der Praxis.

Sicherheitskupplungen sind jedoch nur ein Teilbereich aus dem Produkt- und Leistungsportfolio von R+W. Der Entwickler von Präzisions- und Industriekupplungen verfügt darüber hinaus über weitere Kupplungsbaureihen, die für die unterschiedlichen Bedürfnisse vieler verschiedener Industrien und Branchen geeignet sind. bec