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Kupplungen und Gelenkwellen

Antriebstechnik von Siemens und RockwellVom Hybridsystem zum doppelten Standard

Karl-Heinz Klumpe

Die KHS-Gruppe bietet die Antriebstechnik ihrer Verpackungsanlagen nun durchgängig in zwei verschiedenen Varianten an.

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Kupplungen und GelenkwellenAchsabstände überbrücken ohne Zwischenabstützung

Kupplungen werden neben der Drehmomentübertragung von An- zur Abtriebswelle auch zum Versatzausgleich der Wellen genutzt. Müssen hierbei größere Achsabstände überbrückt werden, sind Gelenkwellen im Einsatz. Diese kommen heutzutage auch ohne zusätzliche Zwischenabstützung aus. Hierdurch entfällt ein zeitaufwändiges Ausrichten der Zwischenlager und es entstehen wertvolle Vorteile – wie beispielsweise kürzere Montagezeiten und Kostensenkungen – für die Anwender.

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Gelenkwelle  R+W Antriebselemente

Die Einsatzgebiete für Gelenkwellen sind vielfältig: Sie reichen unter anderem von Handhabungsgeräten bis hin zu Förderanlagen, Palettierrobotern, Verpackungsmaschinen oder Hubspindeleinheiten. Für die individuellen Bedingungen in der Praxis konstruiert das Unternehmen R+W Antriebselemente Präzisionsgelenkwellen, die an die jeweiligen Anforderungen angepasst sind.

Unabhängig von Modell, Ausführung und Einsatzgebiet wirken bestimmte physikalische Kenngrößen auf Gelenkwellen ein. Die verwendeten Werkstoffe und deren spezifische Eigenschaften spielen in diesem Zusammenhang ebenfalls eine wichtige Rolle. Dies alles gilt es zu beachten, um die optimale Gelenkwelle für die jeweiligen Einsatzbedingungen und Anforderungen auswählen bzw. konstruieren zu können. R+W berücksichtigt bei der Auslegung daher verschiedene Faktoren. Neben allgemeinen Kriterien, wie zum Beispiel das zu übertragende Nenn- bzw. Maximal-Drehmoment oder die auszugleichenden Wellenversätze, gilt es weitere Aspekte zu bedenken. Beispielsweise dürfen Gelenkwellen nicht in der sogenannten biegekritischen Drehzahl betrieben werden, da es im Extremfall durch die dort auftretende Biegeschwingung zum Bruch der Gelenkwelle kommen kann. Die maximal erlaubte Betriebsdrehzahl stellt daher sicher, dass die Gelenkwelle auf keinen Fall im Bereich der biegekritischen Drehzahl betrieben werden sollte. Ist eine sehr genaue Positionierung gefragt, wird die Torsionssteife beachtet. Diese hat direkten Einfluss auf den Verdrehwinkel und somit auf die genaue Positionierung des Antriebs. Wird die Gelenkwelle nach dem Beschleunigungsmoment ausgelegt, berücksichtigt R+W zusätzlich Beschleunigungs- und Trägheitsmomente der Applikation. Um für die jeweiligen Anforderungen die passende Lösung anbieten zu können, verfügt das Unternehmen über vielfältigste Baureihen.

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Schwingungsdämpfend oder torsionssteif

Schwingungs- und stoßdämpfende Gelenkwellen mit Elastomersternen als Ausgleichselement können bei R+W im Standard Achsabstände von bis zu vier Meter ohne zusätzliche Zwischenlagerung überbrücken. Sie sind mit Bohrungsdurchmesser von fünf bis 140 mm verfügbar und können Spitzendrehmomente von bis zu 25.000 Nm übertragen. Um die unterschiedlichen Anforderungen erfüllen zu können, bietet der Kupplungsspezialist die Elastomer-Bau-reihe (EZ) mit zwei verschiedenen Elastomerkränzen an. Beide werden aus TPU (Polyurethan) gefertigt, haben aber aufgrund der unterschiedlichen Shorehärten andere Eigenschaften. Während die Ausführung „A“ mit 98 Sh A eine gute Dämpfung aufweist, ist die Version „B“ mit 64 Sh D eher torsionssteif. Die steckbaren und elektrisch isolierenden Gelenkwellen stehen in zwei unterschiedlichen Baureihen zur Verfügung: Modell EZ2 (bis max. 25.000 Nm) und als längen-variable Version (Modell EZV, bis max. 1.200 Nm) – beide mit montagefreundlichen geteilten Klemmnaben (Halbschalen) und radial herausnehmbarem Zwischenstück.

R+W-Zwischenachsen mit Metallbalg (Modellreihe ZA) können standardmäßig für Achsabstände von bis zu sechs Meter eingesetzt werden und sind je nach Modell und Serie für Nenndrehmomente von bis zu 4.000 Nm sowie mit Bohrungsdurchmesser von fünf bis 100 mm verfügbar. Der Metallbalg aus hochelastischem Edelstahl kompensiert dabei axiale, laterale und angulare Wellenverlagerungen. Aufgrund seiner hohen Torsionssteife gewährleistet dieser zudem eine exakte Übertragung des Drehmomentes. Dank der speziellen kardanischen Abstützung im Inneren der Kupplungskörper ist auch hier keine zusätzliche Zwischenlagerung notwendig. Je nach Anforderung kann die Modellreihe in verschiedenen Versionen bezogen werden. Während bei dem Modell ZA durch den modularen Aufbau das radial herausnehmbare Zwischenrohr an die beiden Balgkörper geflanscht ist, sind bei den mit Halbschalen ausgeführten Modellen ZAE (mit Aluminium-Zwischenrohr) und ZAL (mit CFK-Zwischenrohr) jeweils die kompletten Gelenkwellen radial herausnehmbar.

Um bei den meisten Elastomer- und Metallbalgbaureihen die kundenspezifische Länge der Gelenkwelle zu realisieren, werden je nach Serie und Ausführung hochpräzise Zwischenrohre aus Aluminium, Stahl oder Edelstahl verbaut. Sind besondere Anforderungen hinsichtlich eines geringen Gewichts, niedrigen Massenträgheitsmomenten oder sehr hohe Drehzahlen gefordert, können zudem spezielle Zwischenrohre aus kohlefaserverstärk-tem Kunststoff (CFK) verwendet werden. Im Motorsport kommt der Werkstoff, der oft auch schlicht als „Carbon“ bezeichnet wird, schon seit längerem zum Einsatz. Zudem wird er für Komponenten in der Luftfahrtindustrie oder eben im Maschinenbau genutzt. Aufgrund der speziellen Eigenschaften setzt R+W das High-Tech-Material, das um ein Vielfaches leichter ist als Stahl, standardmäßig in seiner Modellreihe ZAL für Gelenkwellen bis sechs Meter ein. Darüber hinaus sind auch die anderen Modellreihen optional mit CFK-Zwischenrohr erhältlich.

So variantenreich wie die individuellen Anforderungen sind auch die Modelle bzw. Serien der R+W-Produkte. So verfügt das Unternehmen darüber hinaus über viele weitere Kupplungsbaureihen, die für die unterschiedlichen Herausforderungen der verschiedenen Branchen und Industrien ausgelegt sind. Des Weiteren sind beispielsweise torsionssteife Lamellenkupplungen, flexible Zahnkupplungen oder drehmomentbegrenzte Sicherheitskupplungen in vielen verschiedenen Ausführungen und Größen standardmäßig verfügbar. Dirk Hasenstab / ee

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