Eine perfekte Passform ist bei Kupplungen enorm wichtig, um ein Durchrutschen der Welle oder einen Ausfall zu verhindern. Im Ergebnis sorgt eine modernere Bearbeitungstechnologie für die Produktion leistungsfähigerer, langlebigerer und zuverlässigerer Kupplungen.
Der Autor: William Hewitson, Geschäftsführer (President), Ruland, Marlborough, Massachusetts, USA
Weiterentwicklungen in den letzten Jahren betreffen vor allem die Herstellungstechnologie. Verbesserte Produktionsanlagen haben zahlreiche positive Änderungen mit sich gebracht und beispielsweise die Einhaltung von engeren Toleranzen, eine exaktere Geometrie, eine verbesserte konstruktive Wuchtung für höhere Drehzahlen und eine bessere Oberflächengüte für eine längere Lebensdauer von Verschleißteilen ermöglicht. Die Einhaltung von engen Toleranzen ist von entscheidender Bedeutung, da viele Industriezweige zunehmend präzisere Servoantriebssysteme mit weniger Versatz und höheren Drehzahlen einsetzen.
Eine der größten Herausforderungen im Hinblick auf Konstruktion und Herstellung von Kupplungen ist es, das teilweise in den Konstruktions- und Einkaufsabteilungen vorherrschende Vorurteil zu überwinden, Kupplungen seien Billigkomponenten. Kupplungen werden bei der Konstruktion einer Anlage oft ganz am Schluss berücksichtigt, da sie gegenüber anderen Bauteilen vergleichsweise günstig sind. Anwender erwarten eine für ihre Konstruktion passende Standardkupplung, doch häufig kann dem nicht entsprochen werden. So können beispielsweise Kupplungen mit geringfügigen Abweichungen bei Länge oder Außendurchmesser deutlich teurer sein als eine Standardkupplung.
Spezielle Kupplungen für Hightechanwendungen
In den nächsten Jahren wird die Entwicklung der Anwendungen in Richtung höhere Drehmomente und zunehmend ungewöhnliche Umgebungsbedingungen, wie Chemikalien und Vakuum, gehen. Diese Hightechanwendungen erfordern speziell konstruierte Kupplungen mit spezifischen Materialen und Technologien. Deshalb ist für Kupplungshersteller die Entwicklung neuer Standardproduktlinien zur Erfüllung dieser hohen Anforderungen von ganz entscheidender Bedeutung.
Die größten Entwicklungschancen bieten die Materialien, sie sind der Schlüsselfaktor hinsichtlich der Kupplungsleistung. Materialien zu finden, die bei gleichbleibender Leistung ein geringeres Gewicht aufweisen, um die Trägheitsmomente zu reduzieren, ist eine große Herausforderung. Leichtmetalle wie Titan und hochbelastbare Kunststoffe können eine geeignete Alternative zu heute üblicherweise verwendetem Aluminium, Stahl und Edelstahl darstellen.
Die mechanische Seite der Automation unter Verwendung servogesteuerter Systeme gewinnt in Industriebranchen wie in der Öl- und Gasindustrie oder in der Luft- und Raumfahrt, wo der Einsatz solcher Materialen verbreitet ist, immer mehr an Bedeutung. Normalerweise wurde die Kupplungsauswahl in diesen Industriebereichen aufgrund der hohen Drehzahlen, rauen Umgebungsbedingungen und hohen Temperaturen auf Lamellenkupplungen, Balgkupplungen oder spielfreie Elastomerkupplungen begrenzt. Mit der verbesserten Werkstoffauswahl können die Leistungsmerkmale optimiert werden und sogar die Nutzung belastbarerer Kupplungen wie Oldhamkupplungen oder flexible Wendelkupplungen ermöglicht werden.
Echtzeitdaten bieten Mehrwert für Konstrukteure
Auch die Einbeziehung moderner Mikrotechnologie ist im Bereich Kupplungen mit einem hohen Potenzial verbunden. Kupplungen sind für die Systemleistung elementar und bilden die einzige direkte Verbindung zwischen dem Antriebs- und Abtriebssystem. Somit könnten Echtzeitinformationen zu Temperatur, Drehmoment, Drehzahl, Versatz und weiteren Faktoren übertragen werden – ein deutlicher Mehrwert für Konstrukteure: Sie können sich bei der Auswahl der jeweils passenden Kupplung auf bestehende Daten stützen und auch die Endnutzer erhalten zusätzliche Echtzeitdaten zur Gesamtleistung des Systems.
Additive Fertigungsverfahren wie das 3D-Drucken geben Kupplungsherstellern die Möglichkeit, Entwürfe zu realisieren, die mit herkömmlichen Bearbeitungsverfahren nur extrem aufwendig herzustellen sind. Hierin liegt auch das Potenzial: Kupplungen zu entwerfen, die bis jetzt außerhalb der Vorstellungskraft lagen. Ruland setzt bereits Rapid-Prototyping-Verfahren ein, um Machbarkeitstests für Versuchskupplungen durchzuführen und daraus vorerst anwenderspezifische Spezialkupplungen zu entwickeln. I
Info & Kontakt
PTMotion GmbH – a Ruland company
Birgit Nelson
Beratung Ruland-Produkte bei PTMotion
Tel.: 030 72014143
Detaillierte Informationen zu den Wellenkupplungen
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