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Sicherheitskupplungen

Zum Begriff Sicherheitskupplungen

Überlast- oder Sicherheitskupplungen sind einbaufertige mechanische Verbindungselemente, die zum Schutz von Maschinen und Anlagen eingesetzt werden. Das Ziel ist die zuverlässige und vor allem schnelle Trennung zwischen An- und Abtriebsseite sobald das Drehmoment eine zulässige Grenze überschritten hat. Sicherheitskupplungen werden in einem breiten Portfolio mit unterschiedlichen Funktionsprinzipien und Drehmomente angeboten.

Einsatzbereiche von Sicherheitskupplungen

Sicherheitskupplungen kommen zum Beispiel in Werkzeugmaschinen zum Einsatz kommen, also etwa in NC-Fräsmaschinen, Holzbearbeitungsmaschinen, Automatisierungsanlagen, Industrieroboter, Blechbearbeitungsmaschinen sowie Druck- und Textilmaschinen.

Funktionstypen von Sicherheitskupplungen

Typische Funktionstypen sind federvorgespannten Kugel-Rast- und Rutschkupplungen, elektromagnetische und pneumatische Kupplungen sowie magnetische Dauerschlupfkupplungen. Sicherheitskupplungen, die nach dem federvorgespannten Kugel-Rast-Verfahren arbeiten, sind spiel-, verschleiß- und wartungsfrei und werden meist schon im Werk auf das gewünschte Ausrastmoment eingestellt. Trotzdem ist eine Veränderung dieses Parameters auch im eingebauten Zustand vor Ort leicht möglich. Das ist auch der große Vorteil dieser Konstruktion. Der Betreiber kann das maximale zulässige Drehmoment einstellen und somit die Maschine oder Anlage in ihrer Leistung optimal nutzen. Bei federvorgespannten Kupplungen ist die Toleranz beispielsweise deutlich größer.

Die Kugel-Rast-Kupplung

Eines der zentralen Elemente einer Kugel-Rast-Kupplung ist die Einstellmutter. Über ein Feingewinde lässt sich die Kraft auf die Tellerfedern und damit das Ausrastmoment innerhalb eines genau definierten Bereichs präzise einstellen. Meist ist der zulässige Drehmomentbereich radial eingraviert. Die Tellerfedern selbst sind Hochleistungsbauteile mit genau definierten Kennlinien. Für das automatische Wiedereinrasten nach einem Überlastfall werden dem Betreiber je nach Anforderung drei Ausführungen angeboten. Dies sind die winkelsynchrone, die durchrast- und die gesperrte Ausführung.

Die winkelsynchrone Variante der Sicherheitskupplungen

Die winkelsynchrone Variante ist dadurch gekennzeichnet, dass das Wiedereinrasten aufgrund spezieller Bohrungen bei genau 360° erfolgt. Damit ist die Synchronität mit dem Antriebsstrang sicherstellt. Das heißt, An- und Abtrieb haben immer die gleiche Position zueinander. Ein aufwendiges Nachjustieren ist daher nicht nötig. Die Durchrastkupplung hingegen ist so aufgebaut, dass die Kalotten symmetrisch verteilt sind und die Wiedereinrastung typischerweise nach 30°, 45°, 60°, 90° oder 120° erfolgt. Kundenspezifisch sind aber auch andere Winkel möglich. Eine Einsatzmöglichkeit mit 180° ist beispielsweise eine Schwenkbewegung. Bei der gesperrten Lösung werden die Kugeln zwar aus den Kalotten gedrückt, können dann auf dem Grundkörper aber nicht frei durchlaufen. In diesem Fall sind die beiden Kupplungsteile nur minimal gegeneinander verdreht und rasten nach Behebung der Störung wieder ein. Diese Kupplung wird meist dann eingesetzt, wenn eine Lastsicherung wie in Hebeanlagen gewährleistet sei muss. Hier ist beispielsweise auch eine Überwachung mit einem Induktivschalter möglich.

Die freischaltende Ausführung der Sicherheitskupplungen

Eine weitere Variante arbeitet ohne Einrastpunkte. Bei dieser so genannten freischaltenden Ausführung erfolgt eine dauerhafte, berührungsfreie Trennung von An- und Abtrieb und die meist vorhandenen Schwungmassen auf beiden Seiten können frei durchlaufen. Für den weiteren Betrieb muss die Kupplung wieder manuell eingerastet werden. Bei der Freischaltausführung springt eine Feder komplett um und zieht dabei den Schaltring von den Kugeln weg. Die Kupplung läuft dann ohne Verbindung der An- und Abtriebsseite frei. Auch hier muss die Wiedereinrastung manuell erfolgen.

Sicherheitskupplungen und SCOPE

Das Industrie-Magazin SCOPE und sein Internet-Fachportal SCOPE-ONLINE berichten regelmäßig in verschiedenen Facetten über Sicherheitskupplungen sowie über ihren Einsatz Maschinen- und Anlagenbau bzw. Antriebstechnik.

Marktübersicht Sicherheitskupplungen

In dieser Marktübersicht sind die Hersteller der federvorgespannten Kugel-Rast-Kupplungen aufgelistet.

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