Sichere und effiziente Prozesse

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

Beispiel Verpackungsanlagen: Immer schnellere Taktungen sowie ständig komplexer werdende Formen von Produktverpackungen stellen die Verpackungsmaschinenhersteller permanent vor neue Herausforderungen. Die Maschinen müssen hohe Flexibilität aufweisen, um eine breite Variantenvielfalt bei gleichzeitig hoher Produktivität abdecken zu können. Neben dem Beistellen und Zuführen des benötigten Verpackungsmaterials sind das Verpacken, Entnehmen und Palettieren der Produkte weitere wichtige Schritte innerhalb der Prozesskette.

Ein Baustein der Automationslösungen sind dabei hochdynamische Greifersysteme, die u. a. dafür sorgen, dass die Produkte und Materialien präzise an die jeweiligen programmierten Übergabepunkte gelangen. Die dort eingesetzten Hochgeschwindigkeits-Knickarmroboter sind dabei kompakt im Aufbau und mit einer großen Bewegungsfreiheit für die beschriebenen Aufgaben ausgestattet. Durch die Programmierung und die Steuerung von bis zu sechs Achsen, Geschwindigkeiten von mehr als 7,2 m/s und einer Wiederholgenauigkeit von bis zu ±0,02 mm profitieren die verschiedenen Industrien und Anwendungen von diesen Robotern.

Die unterschiedlichen Aufgaben und Anforderungen in der Handhabungstechnik setzen dabei immer speziellere Lösungen von Greifersystemen voraus, die beispielsweise kraftschlüssig per Unterdrucksaugnapf, formschlüssig oder mit einem einfachen Klemmmechanismus ausgeführt sein können. Beschleunigung und Geschwindigkeit spielen für die Anlagenproduktivität dabei eine entscheidende Rolle. Daher werden derartige Automationssysteme vor allem auch hinsichtlich dieser beiden Kriterien konstruiert.

Die dort verbauten Antriebskomponenten müssen hierfür zudem eine sehr gute Wiederholgenauigkeit aufweisen. Entsprechend hoch sind die Ansprüche an die eingesetzten Kupplungen. Die spielfreien Präzisionskupplungen des Herstellers R+W sind für diese speziellen Anforderungen ausgelegt und übertragen das Drehmoment zuverlässig und sicher.

Ist eine hohe Positioniergenauigkeit bzw. eine torsionssteife Drehmomentübertragung erforderlich, bietet der Kupplungsspezialist mit seinen verschiedenen Modellreihen an spielfreien Metallbalgkupplungen von 0,05 bis 100 000 Nm für vielfältige Anwendungen die passende Kupplungslösung. Zentrales Bauteil einer jeden Metallbalgkupplung ist hierbei der Metallbalg aus dünnwandigem Edelstahl, der als Übertragungs- und Versatzausgleichselement fungiert.

Die Auslegung solcher Präzisionskupplungen, wie z. B. nach dem zu übertragenden Drehmoment oder hinsichtlich des Wellenversatzes, richtet sich nach den jeweiligen Anforderungen. Hierbei berücksichtigt das Unternehmen zudem Parameter wie Beschleunigungsmoment, Resonanzfrequenz oder Verdrehwinkel ebenso bei der Kupplungsauslegung wie grundsätzliche Anforderungen an Massenträgheit, Montagefreundlichkeit oder Preiseffizienz.

R+W-Metallbalgkupplungen bieten neben einer Vielzahl unterschiedlicher Anbindemöglichkeiten zudem weitere Vorteile. Die verschiedenen Modelle und Serien sind u. a. mit Klemmnaben – in geschlitzter, geteilter und Konusausführung –, mit Flansch- oder Passfederverbindung oder mit einem Konusspreizdorn für Hohlwellenanbindungen erhältlich. Für eine besonders flexible und schnelle Montage können weiterhin steckbare Ausführungen angeboten werden. Diese sind ebenso absolut spielfrei und, bedingt durch ein spezielles glasfaserverstärktes Kunststoff-Konusstecksegment, elektrisch als auch thermisch isolierend. Die Konstrukteure können hierbei zwischen einer synchron- oder mehrfachsteckbaren Version auswählen.

Um die technischen Eigenschaften der Präzisionskupplungen voll auszunutzen, ist eine präzise Fertigung der Kupplungen entscheidend. R+W produziert daher die verschiedenen Baureihen auf hochpräzisen Montagevorrichtungen. Aufgrund der damit erzielten hohen Fertigungsqualität wird eine absolute Konzentrizität der beiden Bohrungen zueinander gewährleistet, ebenso werden geringe Rückstellkräfte und somit minimale Lagerbelastungen sichergestellt. Zudem können die Kupplungen aufgrund ihres generell niedrigen Massenträgheitsmoments in feingewuchteter Ausführung je nach Modell bis 120 000 min-1 und mehr eingesetzt werden.

Sind in der Applikation Schwingungen oder stoßartige Belastungen zu erwarten, können Elastomerkupplungen mit dämpfenden Eigenschaften eingesetzt werden. R+W bietet mit der Baureihe EK auch hier verschiedene Modelle von 0,5 bis 25 000 Nm. Die Elastomerkupplungen ähneln im Aufbau Klauenkupplungen, wobei sich zwischen den beiden Nabenhälften – die in unterschiedlichen Nabendesigns und Anbindemöglichkeiten verfügbar sind – ein Kunststoffsegment befindet.

Dieser sogenannte Elastomerstern besteht zumeist aus Polyurethan und ist wegen seiner federelastischen Eigenschaften in der Lage, Achsversatz, Schwingungen und Stöße zu kompensieren. Die zumeist auf Polyesterbasis aufgebauten Polyurethantypen haben sehr gute mechanische Eigenschaften und sind weitgehend resistent gegenüber vielen einwirkenden Einflüssen. Das gute Dämpfungsverhalten wirkt sich bei Betrieb in Anlagen mit häufiger Stoß-, Wechsel- oder Schwingungsbelastung positiv auf die Lebensdauer der verbundenen Aggregate aus.

Für ein optimales Laufverhalten passt R+W zudem seine Elastomersterne optimal in die hochgenau gefertigten Naben bzw. Klauen ein. Elastomerkupplungen werden nach DIN 740-2 ausgelegt. Diese Norm beinhaltet Sicherheitsfaktoren, die eine wesentliche Bedeutung für die Auslegung der Kupplung haben.

Das Verhalten von im Antriebsstrang eingesetzten Elastomerkupplungen kann in der Regel nicht durch lineare Übertragungsfunktionen beschrieben werden, da Elastomerwerkstoffe Eigenschaften aufweisen, die von Betriebsparametern wie Last-/Stoß-, Anlauf- und Temperaturfaktor abhängen. Diese Einflussfaktoren können die Lebensdauer von Präzisionskupplungen deutlich beeinflussen, sodass R+W diese bei der Auslegung der Elastomerkupplung, insbesondere der Kupplungskränze, mitberücksichtigt.

Um für jeden Anwendungsfall die richtige Kupplung zu erhalten, können Konstrukteure zwischen Elastomersternen unterschiedlicher Shorehärten auswählen. Je nach Ausführung sind diese für einen Temperaturbereich zwischen -30 bis +120 °C geeignet. In den meisten Fällen kann so ein guter Kompromiss zwischen Versatzausgleich, möglicher Drehmomentübertragung sowie Dämpfungsverhalten und erforderlicher Torsionssteife gefunden werden. Mit einer speziellen elektrisch leitfähigen Version sind zudem Kupplungen für Atex-Applikationen erhältlich. Werden noch extreme Anforderungen in puncto Beständigkeit und Temperaturbereich gefordert, kann das Unternehmen zudem Elastomerkränze aus Hytrel-Material anbieten, die in einem Bereich von -50 bis +150 °C eingesetzt werden können.

Metallbalg- und Elastomerkupplungen sind jedoch nur ein Teilbereich aus dem Produkt- und Leistungsportfolio von R+W. So bietet der Hersteller und Entwickler von Schwerlast- und Präzisionskupplungen u. a. auch TÜV-geprüfte Sicherheitskupplungen an, die sicher und zuverlässig je nach Modell und Serie Drehmomente von 0,1 bis 348 000 Nm begrenzen. Im Fall einer Kollision oder eines Maschinencrashs trennen diese die An- und Abtriebsseite innerhalb von Millisekunden und verhindern somit Applikationsschäden sowie teure Maschinenstillstandszeiten.

Je spezieller die Kupplungen an die jeweiligen Voraussetzungen angepasst sind, desto besser tragen sie in der Praxis zu sicheren und effizienten Prozessen bei. R+W baut daher die Variantenvielfalt seiner Produkte kontinuierlich aus und entwickelt diese weiter. Und wenn einmal kein bestehendes Standardprodukt passen sollte, dann entwickelt der Kupplungsspezialist gerne eine individuelle und maßgeschneiderte Sonderlösung. I

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R+W Antriebselemente GmbH

Dirk Hasenstab, Marketing/Vertrieb

Tel.: 09372 9864-0

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