Präzisions- und Industriekupplungen effizient und innovativ konstruieren

Antriebstechnik

Präzisions- und Industriekupplungen von R+W Antriebselemente

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Exakt und spielfrei oder robust und flexibel – wie R+W Antriebselemente mit Präzisions- und Industriekupplungen technologische Trends und Standards setzt, erläutert Frank Kronmüller, Executive Vice President, R+W Antriebselemente GmbH. Im Gespräch mit KEM Konstruktion verdeutlicht er dabei auch, welche betriebswirtschaftliche Denke hinter erfolgreichem Engineering steht.

Interview: Nico Schröder und Johannes Gillar, Redaktion KEM Konstruktion

KEM Konstruktion: Herr Kronmüller, Sie sind sowohl Maschinenbautechniker als auch technischer Betriebswirt – Techniker und Kaufmann. Was macht für Sie Engineering zwischen technischer Innovation und betriebswirtschaftlicher Denke aus?

Frank Kronmüller: Konstruktion und Betriebswirtschaft sollten idealerweise zusammenlaufen. Die Herausforderung ist ganz klar, im Engineering unter Berücksichtigung der Kosten immer wieder Innovationen zu entwickeln. Es ist allerdings so, dass der Markt nicht immer bereit ist, für ein Premiumprodukt mit bestimmtem Mehrwert, mehr zu zahlen. Der Markt und die Verbraucher diktieren den Preis. Daher ist die Entwicklung stets gefordert – gerade bei Sonderlösungen oder bei angepassten Lösungen für entsprechende Applikationen, unter Kostengesichtspunkten zu konstruieren. Die größte Herausforderung hierbei ist wirklich Effizienz unter Zeitaspekten, um schnell und damit günstiger zu konstruieren. Ein weiterer wichtiger Aspekt liegt in der angemessenen Materialauswahl und dem Materialverhalten. Nach Berücksichtigung aller Kostengesichtspunkte immer noch ein Premiumprodukt anzubieten, das aber für einen akzeptablen Preis am Markt abgesetzt werden kann – darum geht es..

KEM Konstruktion: R+W sieht sich sowohl als internationaler Marktführer bei Metallbalgkupplungen als auch als Technologieführer bei Präzisionskupplungen. Wie stellt sich dieser Status quo genauer dar?

Kronmüller: Wir sind in der Tat Marktführer im Bereich Metallbalgkupplungen, und das über Jahre hinweg. Es stellt sich so dar, dass wir insgesamt mehr als 600.000 Kupplungen pro Jahr herstellen – eine Vielzahl als Metallbalgkupplungen. Bei Entwicklungen zu Metallbalgkupplungen haben wir eine führende Marktposition erreicht und immer wieder Trends gesetzt: Nehmen wir beispielsweise eine steckbare Kupplung, die leichter für den Einbau zu handhaben ist – hier waren wir die ersten am Markt, die eine derartige Kupplung entwickelt haben. Mittlerweile sind Marktbegleiter nachgezogen, was uns auch ehren kann, weil man ja etwas richtig gemacht haben muss. Das ist das eine.

Wenn wir uns als Technologieführer sehen, meinen wir, dass wir Kupplungs-Technologien an den Markt gebracht und damit Standards gesetzt haben. Wenn wir zum Beispiel an eine Gelenkwelle denken – eine Zwischenachse, die lange Wege überbrücken kann – waren wir damit die ersten am Markt. Außerdem ist es uns als erster Hersteller gelungen, eine Low-Weight-Sicherheitskupplung mittels Leichtbaumaterialien zu entwickeln, die mittlerweile sehr verbreitet ist. Wir reden von Technologien in der Kupplung selbst, aber auch davon, die entsprechenden Produkte über Fertigungskapazitäten, Fertigungsmöglichkeiten und entsprechende Materialien herzustellen. Und generell müssen wir am Standort Deutschland einen technologischen Schritt voraus sein, wenn wir den starken Wettbewerb in anderen Regionen anschauen.

KEM Konstruktion: Industrieelle Automation setzt präzise Dynamikübertragung voraus. Wie sehen Sie die Performance der Kupplungen und Gelenkwellen, die den Schwerpunkt der R+W-Entwicklungen bilden?

Kronmüller: Schwerpunkt unserer Entwicklung in Sachen Dynamik war und ist die Metallbalgkupplung. Nach wie vor ist es auch das Produkt, das sich als stärkster Umsatzträger im Haus darstellt. In den typischen Applikationen der Handhabungstechnik oder der Servoantriebstechnik geht es um Dynamik, die Verfahrzeiten und den Output der Maschinen. Höhere Dynamiken fordern nun Kupplungen im Sinne von Zuverlässigkeit und Energieeffizienz. Bessere Energieeffizienz ist verfolgbar, wenn ich kompakter baue und eine höhere Leistungsdichte erziele.

Wir haben daher Baureihen entwickelt, beispielsweise die BKM – eine steife und kompakte Kupplung mit Klemmnabe, bei denen wir durch einen anderen Aufbau und gleichbleibendem Außendurchmesser über das doppelte an Drehmoment übertragen. Wir bieten generell eine erhöhte Leistungsdichte bei sinkendem Massenträgheitsmoment und ermöglichen dadurch höhere Verfahrgeschwindigkeiten – das Ganze auch noch im Bereich absoluter Spielfreiheit, also im Sinne präziser Dynamik.

KEM Konstruktion: Welche Technologie-Standards setzen Sie aktuell und wo liegen aus Ihrer Sicht richtungsweisende Kundenlösungen?

Kronmüller: Wir können den Bereich Präzisionskupplung und Industriekupplungen betrachten. Bei Präzisionskupplungen geht es aktuell vor allem darum, die Leistungsdichte der Kupplung zu erhöhen, also kompakter zu bauen und höhere Verfahrgeschwindigkeiten zu realisieren, also mehr Drehmoment bei gleicher Baugröße zu übertragen. Bei den Motoren ist Kompaktheit im Trend. Getriebe werden kleiner, denn leichte Bauteile für kompakte Maschinen sparen Geld. Leichtbau ist also ein weiterer Trend, der direkt ins Massenträgheitsmoment hinein geht und sich gerade im Bereich der Industriekupplungen niederschlägt.

KEM Konstruktion: In der aktuellen Kupplungsserie gehen Sie mit einer speziellen Lamellenkupplung an den Markt, die auf kleinere Drehmomente ausgelegt ist. Was macht diese SCL-Baureihe für Servoantriebe aus und auf welche Applikationen fokussieren Sie?

Kronmüller: Viele Kunden setzen Lamellenkupplungen speziell auch im kleineren Drehmomentbereich ein. Deswegen haben wir uns dazu entschieden, das Produktportfolio nach unten hin abzurunden. Den Markt konnten wir bislang nicht bedienen. Es ist eine Abgrenzung. Wir erweitern an der Stelle unser Produktspektrum, um Kunden ganzheitlich zu bedienen, und grenzen uns vom Markt ab. Wir haben Balgkupplungen von 0,1 bis
10.000 Nm und Lamellenkupplungen ab 300 Nm aufwärts. Die Balgkupplung ist meiner Ansicht nach immer noch das hochwertigere Produkt, aber es gibt Applikationen, in denen die Lamellenkupplungen absolut Sinn ergeben – beispielsweise bei höheren Wellenverlagerungen, um diese auszugleichen. Hier können Anwender einen höheren Wellenversatz ausgleichen als mit einer etwa baugleichen Balgkupplung beziehungsweise in gleicher Baugröße. Temperaturbeständigkeit ist ein weiteres Plus, da es sich um eine Ganzstahlkupplung handelt, die materialbedingt eine höhere Temperaturbeständigkeit mitbringt. Momentan liefern wir kundenspezifische Einzelserien mit höheren Stückzahlen. Neben dem Praxistests bei ersten Kunden laufen aktuell abschließende Tests an der Universität Bayreuth und der RWTH Aachen. Als Katalogprodukt bieten wir die SCL-Baureihe derzeit mit Klemmnabe und Konusklemmring von 25 bis 100 Nm an.

KEM Konstruktion: Effizienz und Betriebssicherheit sind wichtige Entscheidungsgrößen in der Industrie. Welche Vorteile bringen gerade mechanische Features der Kupplungen im Antriebsstrang (beispielsweise gegenüber elektronischer/sensorischer Trennung)?

Kronmüller: Das sind für den Hersteller mechanischer Kupplungen immer wichtige Fragen. Wir bewegen uns dabei im Bereich Sicherheitskupplungen, also lasttrennender Kupplungen. Hier geht es uns darum, Stöße in einem Crash-Fall abzufedern. Elektronische Systeme arbeiten dabei als mechanisch lasttrennende Elemente. Die Sicherheitskupplungen reagieren bei einem Drehmomentstoß, der plötzlich im Bereich von ein bis drei Millisekunden kommt. Es geht darum, angrenzende Bauteile zu schützen. Hierbei wirkt eine mechanisch lasttrennende Sicherheitskupplung bis zu dreimal schneller als ein elektronisches System. Elektronische Systeme muss man abfragen. Diese gehen oft über Drehmomentanstiege. Von daher sehen wir die mechanische gegenüber der elektronischen Lasttrennung immer noch im Vorteil. Oftmals haben Kunden aber auch beide Systeme im Einsatz.

KEM Konstruktion: Welche Digitalisierungsansätze finden sich bereits heute – und mit Hinblick auf Industrie 4.0 künftig – in den R+W-Produkten?

Kronmüller: Wenn wir momentan von Digitalisierung sprechen, dann hauptsächlich von Virtual Reality, die wir etwa in den vergangen vier Jahren umgesetzt haben. Die 3D-Version einer Kupplung lässt sich einfach besser betrachten. Dem Anwender können die Funktionen der Kupplungen wesentlich genauer dargestellt werden als beim bloßen Anfassen und Betrachten in der Hand. Via App können Sie das Produkt auseinandernehmen: Sie drehen die Kupplung, Sie gehen quasi hinein und sehen die einzelnen Bauteile.

Speziell mit unserer App wollen wir außerdem Wege gehen, um Anwendern verständliche Anleitungen zu liefern. Dabei denke ich beispielsweise an die Montage: Wie kann ich das Drehmoment an einer Sicherheitskupplung verstellen? Da kann man viel falsch machen. Das könnten Anwender nun entsprechend nachlesen. Oder sie schauen es sich eben in einem zweiminütigen 3D-Video an, das man selbst wunderbar steuern kann: Es lässt sich eine Crash-Situation simulieren. Was passiert, wenn die Kupplung abschaltet? Was passiert, wenn die Kupplung einschaltet? Das ist einfach eine praktische Visualisierung der tatsächlichen Situation. Als Desktopvariante senden wir Kunden, die zu einem Problem telefonisch beraten werden, zusätzlich einen Link. Wir haben zudem einen virtuellen Kollegen geschaffen, den Kai Kupplung, der in regelmäßigen Abständen in Aufklärungsvideos berichtet und beispielsweise darstellt, wie und wann eine Balgkupplung eingesetzt wird – in kurzen Videosequenzen auf ganz einfache Weise vermittelt er Wissen rund um Kupplungen. Es ist aus unserer Sicht eine zeitgemäße Art und Weise, die auch humorvoll gestaltet ist. Wir sprechen damit eine andere Generation an.

Und um noch auf die Zukunft bezogen zu antworten: Produkte werden vergleichbarer werden. Daher denke ich, dass es um andere Dinge wie digitale Services gehen wird, um sich als Unternehmen noch ausreichend zu differenzieren.

KEM Konstruktion: Welche technologischen Neuerungen und Produktschwerpunkte haben Sie kürzlich auf der SPS IPC Drives gezeigt?

Kronmüller: Wir haben den eigentlich digitalen Mitarbeiter Kai Kupplung zum Leben erweckt und am Messestand – neben den etablierten Metallbalg- und Elastomerkupplungen sowie den Sicherheitskupplungen aus dem Bereich Präzision – die Produkte virtuell präsentiert. Mit der R+W-App ist ein zusätzlicher kostenloser Service präsentiert worden. Die Kupplungen und deren Funktionen können eben via App visualisiert werden, was wertvolle Informationsmöglichkeiten und verschiedene Darstellungsweisen der Kupplungen ermöglicht. Der Service-Bereich der App stellt oftmals nachgefragte Sachverhalte wie die Drehmomenteinstellung einer Sicherheitskupplung verständlich dar und erklärt diese. Ein weiteres Erlebnis ist die Virtual-Reality-Welt in der App, die mittels Smartphone oder Tablet und R+W-Cardboard sichtbar wird.

www.rw-kupplungen.de

Details zu den Industrie- und
Präzisionskupplungen von R+W
hier.pro/6BEc5


Frank Kronmüller, Executive Vice President, R+W Antriebselemente
Bild: Michael Omori Kirchner/Konradin Mediengruppe

„ Wenn wir uns als Technologieführer sehen, meinen wir, dass wir Kupplungs-Technologien an den Markt gebracht und damit Standards gesetzt haben.“


Frank Kronmüller, Executive Vice President, R+W Antriebselemente
Bild: Michael Omori Kirchner/Konradin Mediengruppe

„Nach Berücksichtigung aller Kostengesichtspunkte immer noch ein Premiumprodukt anzubieten, das aber für einen akzeptablen Preis am Markt abgesetzt werden kann – darum geht es.“


Im Gespräch mit der Redaktion von KEM Konstruktion: Frank Kronmüller, Executive Vice President bei R+W, am Unternehmenssitz in Klingenberg
Bild: Michael Omori Kirchner/Konradin Mediengruppe

„Wenn wir momentan von Digitalisierung sprechen, dann hauptsächlich von Virtual Reality, die wir etwa in den vergangen vier Jahren umgesetzt haben.
Die 3D-Version einer Kupplung lässt sich einfach besser betrachten.“


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Zum Unternehmen

Seit 1990 besitzt R+W eine separate Entwicklungsabteilung für Neuentwicklungen und Speziallösungen von Präzisions- und Industriekupplungen. In enger Zusammenarbeit mit der Universität Bayreuth und der RWTH Aachen kommen die Innovationen in Testserien auf den Prüfstand. Für die Weltraumstation ISS entwickelten R+W-Ingenieure zum Beispiel eine Sicherheitskupplung und für die größte Maschine der Welt, für das CERN (die Europäische Organisation für Kernforschung), realisierten sie eine steckbare Metallbalgkupplung als Spezialanfertigung. Auch die erste steckbare Metallbalgkupplung und die ultraleichte Sicherheitskupplung gehören zu den Entwicklungen.



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