Spielfreies Überlastsystem Syntex-NC

KTR folgt dem Ruf nach mehr Dynamik

In der Luft- und Raumfahrt genießt er einen hohen Stellenwert und in der Automobilindustrie hat er sich etabliert: der Hochleistungs-Leichtbau. Das Ziel: maximale Gewichtsminderung bei gutem Leistungsniveau und größtmögliche Kosteneinsparung bei optimaler Verfügbarkeit.

Auch im allgemeinen Maschinen- und Anlagenbau gewinnt diese Konstruktionsart zunehmend an Bedeutung. Kupplungshersteller KTR trägt dieser Entwicklung Rechnung und erweitert sein Produktportfolio um das neue, spielfreie Überlastsystem Syntex-NC. Die Stimmen nach immer kompakteren, leichteren und leistungsstärkeren Antriebselementen werden zunehmend lauter. Vor allem Anwender von dynamischen Antrieben melden hier vermehrt Bedarf an. KTR folgte dem Ruf nach mehr Dynamik und machte sich an die (Entwicklungs-)Arbeit. Das Ergebnis kann sich sehen lassen: Das neue, spielfreie Überlastsystem Syntex-NC zeichnet sich durch ein geringes Gewicht, eine hohe Leistungsdichte und ein niedriges Massenträgheitsmoment aus. Die Kupplungsbaureihe ist zunächst in den Baugrößen 25, 32 und 42 verfügbar und kann Drehmomente von 8 bis 280 Nm begrenzen. Das System ist in Hybridbauweise konstruiert und in Verbindung mit einer verschleißfesten Oberflächenbeschichtung gefertigt. Damit konnten die KTR-Ingenieure das Gewicht der Kupplung um nahezu 75 Prozent reduzieren - im Vergleich zur Standardbaureihe. So beträgt das Eigengewicht einer Kupplung der Größe 32 zum Beispiel nur 471 Gramm, bei einer Drehmomentbegrenzung bis 145 Nm und einem Massenträgheitsmoment von 0,00035 kgm2. Aufgrund des geringen Durchmessers verfügt das Überlastsystem über eine deutlich höhere Leistungsdichte. Das niedrige Massenträgheitsmoment im Antriebsstrang erlaubt eine hohe Dynamik und höhere Drehzahlen in modernen Servoantrieben. So trägt das neue Überlastsystem zur Energieeinsparung in dynamischen Antrieben und zur Erhöhung der Verfügbarkeit der jeweiligen Anlage oder Maschine bei. Zugleich wird ein hohes Sicherheitsniveau im Überlastfall erreicht.

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Die Konstruktion der Kupplungsbaureihe basiert auf einem formschlüssigen Kugel-Rast-Prinzip, bei dem das Drehmoment von der Nabe über die Kugel zum Flanschring und von dort auf die angetriebene Welle übertragen wird. Die Kupplung ist wahlweise in den Funktionssystemen »durchrastend« oder »synchron« lieferbar. Bei der durchrastenden Ausführung rastet die Kupplung selbständig nach 15˚ wieder ein, in der Synchronausführung hingegen erst nach 360˚. In beiden Fällen ist die Kupplung nach Beseitigung der Überlast automatisch wieder betriebsbereit. Hightech-Materialien ermöglichen über die gesamte Lebenszeit eine hohe Wiederholgenauigkeit sowie kurze Ansprechzeiten. Ein weiteres Merkmal der äußerst kompakt bauenden Überlastkupplung sind die Bohrungsdurchmesser, die im Verhältnis zum Außendurchmesser sehr groß ausfallen, sowie die montagefreundliche Klemmringausführung. Die spielfreie Welle-Nabe-Verbindung ist gut zugänglich und vereinfacht so die Wartung.

Die Standardversion der Kupplung ist für den Einsatz in direkten Antrieben vorgesehen. Allerdings bietet der Kupplungsaufbau auch die Möglichkeit der direkten Montage, z. B. die Verbindung der Kupplung mit einer Zahnriemenscheibe. Das integrierte Rillenkugellager und dessen vollwertige Einlagerung im Flanschring ermöglichen dem Drehmomentbegrenzer nämlich nicht nur axiale, sondern auch radiale Kräfte aufzunehmen. Somit kann das Überlastsystem auch in indirekten Antrieben eingesetzt werden. Auf Wunsch liefert der Hersteller einen mechanischen Endschalter als zusätzliches Sicherheitselement. Bei einer Überlast erfolgt eine Axialbewegung des Schaltrings, dabei wird der mechanische Endschalter aktiviert. Das dadurch entstehende Signal lässt sich für eine beliebige Steuerfunktion, zum Beispiel Motor-Stop, nutzen.

Überlastkupplungen, die nach dem Kugel-Rast-Prinzip arbeiten, werden häufig in Kombination mit spielfreien Servo-Kupplungen eingesetzt. Auch für das neue System gelten die Vorteile der Kombinierbarkeit und Integrationsfähigkeit. Der Antriebstechnikspezialist bietet die neue Kupplung aktuell in Verbindung mit der spielfrei-elastischen Wellenkupplung Rotex-GS und der spielfrei-drehsteifen Servo-Lamellenkupplung Radex-NC an. Aber damit nicht genug: Die Rheiner Ingenieure haben aktuell eine dritte Variante entwickelt, welche die Verbindung mit der spielfrei-drehsteifen Metallbalgkupplung Toolflex vorsieht. Damit ist der Kupplungshersteller aus Rheine der einzige Anbieter am Markt, der die Kupplungsvarianten »Elastomer«, »Lamellen« und »Metallbalg« mit einem Drehmomentbegrenzer standardmäßig anbietet.

TEURE SCHÄDEN BEI EINEM ÜBERLASTFALL

Mit Blick auf die Kosten gilt der Grundsatz: Sollte die Kupplung innerhalb der Lebensdauer des jeweiligen Antriebs nur einmal ansprechen, hat sich die Anschaffung mehr als amortisiert. Denn die Schäden, die bei einem Überlastfall entstehen, sind ausnahmslos um ein Vielfaches teurer, als die Anschaffung und der Einbau eines Überlastsystems.

Bei der elektrischen Überwachung des Antriebs erfolgt die Drehmomentmessung mit einem entsprechenden Signal, das bei einem definierten Überlastmoment den Antrieb abschalten lässt. Es gibt Konstrukteure die dieses System für schneller und somit sicherer halten. Ein Trugschluss. In der Tat: die Elektronik ist in sehr vielen Fällen extrem schnell. Geht es aber um die wirkliche Überlastsicherung in Antriebssystemen, hat die Mechanik in Bezug auf die Schnelligkeit nahezu immer die Nase vorn.

Schließlich ist auch bei elektronischer Abschaltung immer noch der Nachlauf im Antrieb zu berücksichtigen; dieser kann, trotz Abschaltung, noch erheblichen Schaden anrichten. Bei einer Überlastkupplung hingegen muss das Signal nicht den „Umweg“ von der Sensorik über die Steuerung auf den Elektromotor nehmen. Im Überlastfall trennt die Mechanik den Wellenstrang direkt und ohne Umweg. Ein Grund, der dafür spricht, ein mechanisches Überlastsystem wie einzusetzen – insbesondere in sehr dynamischen Antrieben. Das neue Überlastsystem qualifiziert sich insbesondere für den Einsatz in modernen Servoantrieben, in denen eine hohe Dynamik vorherrscht – dazu gehören moderne Werkzeug- und Verpackungsmaschinen sowie der gesamte Sondermaschinenbau, aber auch die Steuerungs- und Positioniertechnik.

Zeit ist Geld - und Zeit und Geld sind knapp. Um beides zu sparen, werden Antriebe heute immer dynamischer. Das ist umso schwerer zu realisieren, je größer der Antrieb ist - und fast unmöglich bei Umdrehungsgeschwindigkeiten nahe der Schallgrenze. Der Spezialist aus Rheine begegnet der wachsenden Marktanforderung nach mehr Dynamik mit einem ebenso hohen Elan in der Neuproduktentwicklung. Mit der Syntex-NC erweitert der Kupplungshersteller sein Portfolio an Überlastkupplungen um eine leichte, dynamische Antriebskomponente, die ihre Wirkung im Markt nicht verfehlen wird: mehr Energieeffizienz, mehr Dynamik, mehr Schutz, mehr Systemrelevanz. jg

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