Alles eine reine Formsache

Exklusiv in KEM Die Autoren: Jörg Melnicky, Marketing, und Andreas Bartels, technischer Vertrieb, Orbit Antriebstechnik GmbH, Wolfenbüttel

Wellenkupplungen weisen in unterschiedlichen Stationen und Prozessen die dazu passenden technischen Features auf. Spielfreie Kupplungssysteme spielen bei Spindelantrieben in CNC-Drehmaschinen eine große Rolle, in umformenden Werkzeugmaschinen unterstützen Zwischenwellenkupplungen den synchronen Bearbeitungsvorgang von Werkstücken und Überlastkupplungen kombiniert mit Ausgleichskupplungen erhöhen die Maschinensicherheit bei gleichzeitigem Ausgleich von Wellenverlagerungen.

Fertigungsprozessoptimierungen in Form von Zeitersparnissen und Produktivitätserhöhungen spielen bei modernen CNC-Drehmaschinen eine immer bedeutendere Rolle. Zum Erzielen einer hohen Ausbringungsleistung verfügen innovative Multispindel-Werkzeugmaschinen neben der Hauptarbeitsspindel über eine entsprechende Gegenspindel. Die Bearbeitung der ersten Werkstückseite erfolgt auf der Hauptspindel, durch Übernahme auf die Gegenspindel kann die zweite Werkstückseite durch einen zweiten oberen Revolver bearbeitet und erstellt werden. Zur Verbindung des Antriebes mit der Gegenspindel kommen in Drehmaschinen CD-Kupplungen mit spielfreien Klemmnaben zum Einsatz. Ihr speziell geformtes Lamellenpaket aus einem Faserverbundwerkstoff verbindet eine hohe Torsionssteife mit einer hohen Verlagerungskapazität.

Die im Außendurchmesser 114,3 mm betragende Kupplung ermöglicht in doppelkardanischer Ausführung eine Kompensation von Wellenverlagerungen von angular bis zu 3°, parallel bis zu 1,3 mm, axial bis zu 4,6 mm. Passend zu den schnelllaufenden Bearbeitungsvorgängen steht die spielfreie Kupplung für Drehzahlen bis 5600 min-1 zur Verfügung. Diese Lamellenkupplung bietet z. B. ein Nenndrehmoment von 282 Nm.

In dem Metier der umformenden Werkzeugmaschinen arbeiten moderne CNC-Rohrbiegemaschinen mit einem hohen Automatisierungsgrad. In einer solchen Anlage ermöglichen dabei unabhängige Biegestationen die effiziente Bearbeitung der Werkstücke in einem Arbeitsgang, was zu einer erheblichen Produktionssteigerung führt. In dem Zuführ- und Ladesystem arbeiten mehrere simultane Beschickungsarme. In diesem Traversensystem werden die zu bearbeitenden Rohre gegriffen und ausgerichtet. Mit einem Verfahrweg von 1900 mm transportieren und positionieren sie die bis zu einem Außendurchmesser von 250 mm betragenden Rohre zu dem jeweiligen Biegekopf. Präzision und Synchronisation spielen zur exakten Positionierung der bis zu 1,5 t schweren Werkstücke für die weitere Bearbeitung die entscheidende Rolle.

So werden hierfür in dieser Rohrbiegemaschine CD-Kupplungen in Zwischenwellenausführung eingesetzt. CD-Kupplungen in Zwischenwellenausführung ermöglichen je nach Baugröße und Einsatzbedingungen die Verbindung und Synchronisation von anwenderspezifischen Wellenabständen bis zu 6 m.

Bei Werkzeugmaschinen zählt Schnelligkeit gepaart mit einer hohen Präzision für die geforderte Produktivität. Servomotoren sind aufgrund ihrer Dynamik aus diesen Maschinen nicht mehr wegzudenken.

Kollisionen im Antriebsstrang können aber zu plötzlichen hohen Drehmomentspitzen führen, die angrenzende Bauteile beschädigen oder gar zerstören können. Auslöser können hierbei u. a. Bedienungsfehler oder Störungen im Betrieb sein. Umso wichtiger ist es, dass diese plötzlich auftretenden sehr hohen Drehmomente von den Bauteilen abgekoppelt werden. Aber selbst in modernen Antriebskonzepten mit Elektronik sind Sicherheitskupplungen erfahrungsgemäß häufig unverzichtbar, denn ihre mechanische Trennung und Abkopplung im Antriebsstrang erfolgt unmittelbar.

Für diese Aufgabenbereiche bieten spielfreie Sicherheitskupplungen der Baureihe DSS/SG die geforderte Trennung im Überlastfall. Sie bieten einstellbare Überlastmomente von 0,7 bis 720 Nm. Die Drehmomentübertragung erfolgt bei diesen lasttrennenden Drehmomentbegrenzern formschlüssig über Kugeln, die mittels eingestellter Federkraft in Senkungen gedrückt sind. Bei Überschreiten des Drehmoments rücken diese Sperrkörper gegen die Federkraft aus ihren Senkungen aus und sorgen damit für die Unterbrechung des Drehmoments. Damit das Drehmoment im Überlastfall sofort abfällt, arbeiten die spielfreien Überlastkupplungen für diese Anwendungsbereiche mit degressiven Tellerfedern.

Um zusätzlich eine Ausgleichsfunktion bei auftretenden Wellenverlagerungen zu ermöglichen, bietet die DSS/SG/GAS eine passende technische Lösung. Hierbei ist die spielfreie Sicherheitskupplung mit einer schwingungsdämpfenden Elastomerkupplung kombiniert. Letztgenannte arbeitet mit vorgespannten Elastomersternen und bietet damit ebenfalls eine spielfreie Funktion. Zahnkränze mit einem höheren Härtegrad, beispielsweise Shorehärte 64 Sh-D, empfehlen sich dabei besonders für Spindelantriebe von Werkzeugmaschinen. Ausführungen in Kombination mit torsionssteifen Metallbalg- oder Stahllamellenkupplungen stehen für hohe Anforderungen hinsichtlich einer Drehsteifigkeit zur Verfügung. I

Orbit

Andreas Bartels, technischer Vertrieb

Tel.: 05331 9552-534

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