Produktions- und Handlinganlagen in der Halbleiter-Industrie arbeiten mit einer sehr hohen Dynamik, denn sie müssen in kurzer Zeit eine große Stückzahl der Bauteile in höchster Qualität fertigen. Die Herstellung der Komponenten ist deshalb eine anspruchsvolle Aufgabe, die durch äußere Einflüsse noch erschwert wird: Aufgrund von montage- oder betriebsbedingten Ausrichtungsfehlern entsteht an den An- und Abtriebswellen der Anlagen oftmals ein Versatz, der sich negativ auf die Qualität des Herstellungsprozesses auswirken kann. Da es gerade in der Halbleiter-Produktion auf absolute Genauigkeit ankommt, muss dieser Versatz durch spezielle Kupplungen soweit wie möglich ausgeglichen werden. Eine geringe Abweichung lässt sich mithilfe von Standard-Kupplungen kompensieren. Schwieriger wird es, wenn der Radial- oder der Winkelversatz eine gewisse Dimension überschreitet. Dann sind bei starrer Verbindung der Antriebselemente die Kräfte, die auf die Lager der Welle einwirken, so groß, dass diese bei einer Dauerbelastung stark abnutzen. Gleiches gilt auch für die Dichtungen und die Kupplungen selbst. Um eine übermäßige Beanspruchung dieser Bauelemente zu vermeiden, sollte der Wellenversatz soweit wie möglich kompensiert werden.
Hoher Versatzausgleich bei sehr geringen Rückstellkräften
KBK Antriebstechnik aus dem bayerischen Klingenberg hat für einen Halbleiter-Produzenten das Problem des Wellenversatzes auf einfache aber wirkungsvolle Weise gelöst: Man setzte die Gelenkkupplung KBGK ein, die speziell für die Aufnahme von Linearkräften entwickelt wurde. Sie ist eine von zwei Gelenkkupplungen des Herstellers und zeichnet sich dadurch aus, dass sie nicht nur hohen Radial- und Winkelversatz kompensiert, sondern darüber hinaus extrem geringe Rückstellkräfte aufweist und so die Lagerbelastung nochmals verringert. Neben der KBGK ist auch die besonders für Servomotoren geeignete KBGK-T durch spezielle Buchsen und Führungen dauerfest, sehr steif und nahezu spielfrei ausgeführt. Beide Varianten werden hochwertig verarbeitet und bestehen aus Aluminium (Nabe, Innenring) und Stahl (Stifte) und gehören zum Typ der drehstarren Kupplungen, d. h. sie sind in Umfangsrichtung verdrehsteif und in radialer sowie axialer Richtung nachgiebig ausgeführt. Aufgrund ihres hohen Ausgleichsvermögens lassen sich die Gelenkkupplungen auch in all den Fällen einsetzen, in denen sich der zu erwartende Wellenversatz im Vorfeld nicht genau abschätzen lässt. Metallbalg- und Elastomerkupplungen wären dafür ungeeignet, da ihre Lebensdauer durch die hohe Belastung sehr schnell abnehmen würde.
Kupplung für Befestigung von Linearmotoren
Die Serie KBGK wurde speziell für die exakte Befestigung und Positionierung von Linearmotoren entwickelt. Die Gelenkkupplung ist deshalb prädestiniert für den Einsatz in allen industriellen Anwendungen, in denen Linearantriebe verbaut werden, wie z. B. in Verpackungs-, Druck- oder Montagemaschinen sowie in Handling- und Positioniersystemen. Sie nimmt je nach Baugröße hohe axiale Kräfte zwischen 200 und 13.000 N auf und wird mit Außendurchmessern von 18 bis 100 mm gefertigt. Mit der Gelenkkupplung kann der Anwender aber nicht nur Linearmotoren anbinden, sie ermöglicht als Transmissionskupplung auch die sehr spielarme Verbindung zweier Wellen untereinander. In diesem Anwendungsbereich kann sie radialen Versatz von bis zu 2,5 mm und Winkelversatz von bis zu 6° ausgleichen.
Niedrigste Rückstellkräfte, große Drehmomente
Servo- und Schrittmotoren sind das bevorzugte Anwendungsgebiet für die Gelenkkupplung vom Typ KBGK-T, denn sie ist sehr spielarm und torsionssteif. Dank dieser Eigenschaften eignet sich die Kupplung zur festen Verbindung zweier Wellen, kann Drehmomente zwischen 2 und 580 Nm exakt übertragen und gleicht selbst großen Winkel- und Radialversatz zuverlässig aus. Der Hersteller bietet diese Variante mit Wellendurchmessern von 3 bis 55 mm an, deshalb lässt sich die Kupplung für eine Vielzahl an Anwendungen speziell im Handlingbereich verwenden. Mit diesem Kupplungstyp lösten die Klingenberger beispielsweise das Problem eines Herstellers von Positioniertischen: „Die Kupplungen, die dort vorher im Einsatz waren, hatten zu hohe Rückstellkräfte ins System gebracht“, berichtet Geschäftsführer Sven Karpstein. „Dadurch war die Genauigkeit der Anlage nicht mehr gewährleistet.“ Die KBGK-T erzeugt dagegen nur sehr geringe Rückstellkräfte und gleicht darüber hinaus hohen Radial- und Winkelversatz aus. Neben Gelenkkupplungen produziert der Hersteller Sicherheitskupplungen, Metallbalgkupplungen, Elastomerkupplungen, starre Wellenkupplungen und Spannsätze. Die Unterfranken bieten dabei aber nicht nur Verbindungstechnik „von der Stange“, sondern fertigen auch kundenspezifische Varianten: Modifikationen sind beispielsweise bei den Bohrungen möglich, auch bei der Materialauswahl ist man flexibel. „Jeder soll die beste Lösung für seine Anwendung bekommen“, findet Karpstein. Um das zu gewährleisten, steht KBK in engem Austausch mit seinen Kunden und berät sie intensiv. Das Familienunternehmen legt großen Wert auf diesen Service und macht manches möglich, was Wettbewerber so nicht leisten können.
Ersatzteile sind im Notfall schnell beim Kunden
Die Flexibilität des Herstellers zeigt sich in Ausnahmesituationen: Wenn wegen einer defekten Kupplung beim Kunden die Maschine stillsteht, ist schnelle Hilfe gefragt. Karpstein und sein Team sorgen in solchen Fällen dafür, dass die passende Kupplung ihren Empfänger innerhalb kürzester Zeit erreicht: „Wir können dank unseres Baukasten-Systems die allermeisten Metallbalg- und Elastomerkupplungen innerhalb von zwei Stunden mit individuellen Bohrungen versehen und sofort per Direktkurier versenden“, so Karpstein. „Normalerweise dauert so etwas ein bis zwei Wochen.“ jg
Details zu Gelenkkupplungen von KBK:
