Kupplungen

Sicher und flexibel

Zur Überbrückung von großen Abständen mit Gelenkwellen oder Zwischenachsen musste früher oftmals ein Zwischenlager oder Lagerbock zur Abstützung eingeplant werden. Mit den heutigen Gelenkwellen kann man problemlos Entfernungen bis zu sechs Metern ohne Zwischenabstützung überbrücken.

Torsionssteife und schwingungsdämpfende Gelenkwellen

Hinsichtlich ihres Aufbaus ähneln Gelenkwellen den Präzisionskupplungen, denn ihre zentralen Komponenten sind ebenfalls Naben. Unterschiedliche Ausführungen, Metallbalg oder Elastomerkranz sowie Zwischenrohre aus Aluminium, Stahl oder Kohlefaser (CFK) garantieren die Übertragung eines Drehmomentbereichs von 10 bis 4.000 Nm und ermöglichen einen vielfältigen Einsatz. Darüber hinaus bedeutet der Einsatz von Gelenkwellen eine deutliche Verkürzung der Montagezeiten (Entfall von zeitaufwändiger Ausrichtung der Zwischenlager) und somit eine spürbare Kosteneinsparung. Bei Wellen, die mit sehr hohen Drehzahlen laufen, hat sich der Einsatz von Rohren aus Kohlefasermaterial (CFK-Rohre) bewährt.

Verkürzung der Montagezeiten

Da Maschinen- und Anlagenlayouts zunehmend variieren, müssen die Komponenten flexibel ausgelegt sein. Diese Anforderungen werden beispielsweise von den längenvariablen Gelenkwellen erfüllt. Sie können Änderungen in der Länge von über 1.500 mm ausgleichen und Drehmomente bis 1.200 Nm übertragen. Zur Veränderung der Gesamtlänge müssen lediglich zwei metrische Schrauben an der zusätzlich auf dem Zwischenrohr befindlichen Klemmnabe gelöst werden. Danach lässt sich die Gelenkwelle auf die benötigte Länge ausziehen oder zusammenschieben. Durch Fixierung der beiden Schrauben ist der erforderliche Reibschluss zur Drehmomentübertragung gewährleistet. Mit dem gleichen Klemmverfahren, das auch bei den Standardgelenkwellen angewendet wird, können Montage und Demontage in wenigen Minuten durchgeführt werden. Hochdynamische Zwischenachsen werden im gesamten Maschinen- und Anlagenbau eingesetzt. Einsatzgebiete sind vor allem im Zusammenhang mit Hubspindelgetrieben, Linearführungen, Palettier- und Verpackungsanlagen gegeben.

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Maschinen zur Herstellung für Rohre benötigen bei der Förderung des Werkstoffes eine sehr genaue Synchronität, damit die Fahrgeschwindigkeit in gesamten Antriebsstrang eingehalten wird. Zur Funktion: Bleche werden von der Rolle über Bänder eingezogen, diese werden nach und nach über Rollen zu einem Rohr gebogen. Anschließend wird das Blech an der Nahtstelle verschweißt und nachfolgend geschliffen und poliert. Letztendlich kann der Rohling in alle beliebigen Außengeometrien durch nochmalige Rollenpressen geformt werden. Damit wie bereits einleitend beschrieben immer die gleiche Verfahrgeschwindigkeit eingehalten wird, dienen Elastomer-Gelenkwellen als Überbrückung zwischen den einzelnen Rollen.

Torsionssteife Gelenkwellen ähneln in ihrem Aufbau stark den Metallbalgkupplungen. Wie die Metallbalgkupplungen verfügen sie über eine hohe Torsionssteifigkeit und geringe Rückstellkräfte bei Versatzausgleich. Neben den Naben und dem Edelstahlmetallbalg wird für die Überbrückung des An-/Abtriebswellenabstands eine hochpräzises Aluminium- oder Stahlrohr eingesetzt. Bei Wellen, die mit sehr hohen Drehzahlen laufen, hat sich der Einsatz von Rohren aus Kohlefasermaterial (CFK-Rohre) bewährt. Die spezielle kardanische Innenabstützung der Gelenkwelle ermöglicht eine Überbrückung einer Distanz zwischen Antriebs- und Abtriebswelle von bis zu sechs Meter ohne Zwischenlagerung. Diese Innenabstützung nimmt das Gewicht des Zwischenrohrs auf, sodass keine zusätzliche radiale Belastung auf die beiden Edelstahlmetallbälge wirkt. Darüber hinaus verhindert die Abstützung durch ein festgelegtes Spaltmaß eine Überschreitung des maximal zulässigen Ausgleichwinkels. Letztlich bedeutet die kardanische Innenabstützung eine zusätzliche Sicherheit für den Anwender. Sollte im schlechtesten Fall die Achse im biegekritischen Bereich betrieben werden und ein Aufschwingen der Welle stattfinden, verhindert die Abstützung das unkontrollierte Lösen des Zwischenrohrs. Die Gelenkwelle kann frei auslaufen und beschädigt keine umliegenden Bauteile.

Geringe Rückstellkräfte

Bei den torsionssteifen Gelenkwellen gibt es zwei Bauarten. Die erste Bauart ist für eine Montage geeignet, bei der aufgrund konstruktiver Beschränkungen die Gelenkwelle nicht in ihrer gesamten Länge eingesetzt werden kann. Mögliche Ursachen dieser Beschränkungen können über der Welle angebrachte Glocken oder Schutzabdeckungen sein. Deshalb wird die Gelenkwelle vor der Montage in drei Einzelteile zerlegt. Dies erfolgt in kürzester Zeit durch Lösen der Flanschschrauben. Danach sind die beiden einzelnen Nabenteile auf die An- bzw. Abtriebswelle aufzuschieben, damit abschließend das Zwischenrohr wieder eingesetzt werden kann. Bei der zweiten Bauart erfolgt die Montage ohne Zerlegen der Gelenkwelle. Damit eine radiale Montage der Gelenkwelle möglich ist, erfolgt die Anbindung zu Antriebs- und Abtriebswelle über geteilte Naben (Halbschalenausführung). Die Nabe besteht in diesem Fall aus zwei einzelnen Komponenten. Die Oberseite wird separat zur Fixierung verwendet. Die neue Generation der spiel- und wartungsfreien Gelenkwellen können Achsabstände bis sechs Meter ohne Zwischenlagerung überbrücken.
Tobias Wolf, R+W Antriebselemente / st

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