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Ausgabe: 1/2006
Sicherheitskupplungen Geringere Abmessungen bei höherer Leistung
Neben einer ständig steigenden Dynamik zielt der Maschinenbau auf immer kleinere Aussenmasse und höheres Leistungspotenzial der Komponenten. Es werden immer kompaktere Antriebselemente mit höherer Leistungsdichte gefordert. Auch der Sicherheitsaspekt wie Kollisionsschutz bei Maschinencrashs gewinnt wegen zunehmender Automatisierung und Dynamisierung an Bedeutung.
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| Anwendungsbeispiel einer modernen Sicherheitskupplung zur Überlastbegrenzung |
Als ein führender Hersteller innovativer Antriebstechnik hat Jakob das Sicherheitskupplungsprogramm hinsichtlich der genannten Forderungen komplett überarbeitet, neu strukturiert und damit für den Anwender erheblich attraktiver gestaltet. Für direkte Antriebe (Welle-Welle) wird bereits seit mehreren Jahren die Reihe SB mit Metallbalganbau sowie die Reihe SE mit Elastomeranbau angeboten. Ende 2004 wurden nun mit den Typen SKX und SKB eine neue Sicherheitskupplungsgeneration zur Überlastbegrenzung bzw. Kolli-
sionsschutz für indirekte Antriebe vorgestellt. Sie ergänzen die Baureihe SKG mit integriertem Kugellager aus dem bisherigen Standardprogramm. An die jeweiligen Kupplungsflanschringe können Zahnriemenscheiben, Zahnräder, Kettenräder oder andere Anbauten mit einer Rundlauf- und Planlaufgenauigkeit von wenigen hundertstel Millimetern befestigt werden.
Leistungspotenzial moderner Antriebe kann man viel besser nutzen
In der neuen Generation konnte die Ausrückmechanik in vielen Details weiter verbessert und leistungsstärker gemacht werden. Des Weiteren schlagen die Verringerung der Massenträgheitsmomente und des Gewichts positiv zu Buche. Damit ist es möglich, das Leistungspotenzial moderner Antriebe wesentlich effektiver zu nutzen. Der erheblich erhöhte Anwendernutzen bei den «Neuen» besteht aus dem Zusammenspiel verschiedener wesentlicher Details wie:
- höhere Ausrückmomente, kompaktere Konstruktion
- vereinfachte Montage durch Klemmringnabe
- bessere Rundlaufgenauigkeit, höhere Lagerbelastung
- grössere Wellen- bzw. Bohrungsdurchmesser
- einfachere Einstellung (Skalierung des Einstellrings)
Verdoppelung der Ausrückmomente bei fast gleichen Massen
Höhere Ausrückmomente erfordern höhere Federkräfte. Hieraus resultiert jedoch vor allem eine gravierende Erhöhung der Hertzschen Pressung des Kugelsitzes in den Kalotten bzw. im Nabenkäfig. Die spezifische Belastung aller Bauteile steigt immens. Durch die Verwendung von hochfestem Vergütungsstahl mit Randschichthärtung bzw. Plasmabeschichtung der relevanten Funktionsflächen konnte teilweise eine Verdoppelung der Ausrückmomente bei nahezu gleichen Abmessungen realisiert werden. Zudem wurde der Kugelkäfig robuster gestaltet, was besonders für die «Ausrückschläge» bei hohen Betriebszahlen von Bedeutung ist. Zusätzlich wird die fettgeschmierte Ausrückmechanik durch eine Labyrinthdichtung vor starker Verschmutzung oder Auswaschung geschützt.
Vereinfachte Nabenklemmung mit Doppelfunktion spart Zeit
Die Welle-Nabe-Verbindung wurde durch Verwendung einer speziellen Klemmringnabe komplett neu konzipiert. Durch die radiale Bedienung mit nur einer Klemmschraube wird die Kupplungsmontage wesentlich vereinfacht und eine erhebliche Zeitersparnis erzielt. Eine absolut spielfreie, sichere und kraftschlüssige Übertragung der Drehmomente wird somit, auch ohne zusätzliche Passfeder, garantiert. Der Klemmbund der Nabe ist kreuzweise geschlitzt und ermöglicht problemlos ein Passungsspiel bis maximal 0,05mm. Erwähnenswert ist auch, dass diese neue Klemmnabenversion gegen-über einer Konusnabe deutlich grössere Bohrungs- bzw. Wellendurchmesser erlaubt. So konnte beispielsweise der Maximaldurchmesser der 100-Nm-Grösse von 25 auf 35 mm erweitert werden. Der Klemmring mit Innengewinde übernimmt eine Doppelfunktion, da er gleichzeitig auch zur axialen Verstellung der Tellerfedern und damit zur Justierung des Ausrückmomentes dient. Eine bedienerfreundliche Skalierung ermöglicht eine einfache Nachjustierung innerhalb eines grossen Einstellbereichs durch den Anwender.
Verbesserte Rundlauftoleranzen und höhere Lagerkräfte
Die präzise Fertigung mit minimalen Bearbeitungstoleranzen sowie die neuartige Klemmringnabenausführung führten zu einer gravierenden Verbesserung der Rundlaufeigenschaften für den Anbau von z.B. Zahnriemenscheiben oder Zahnrä-dern. Die Zentriersitze am Anbauflansch-ring weisen in Standardversion max. Rundlauf- und Planlauftoleranzen von nur 0,03 mm bei der Reihe SKB bzw. 0,05 mm bei den Reihen SKX und SKG auf. Besonders die SKB mit einem robusten Rillenkugellager erlaubt zudem sehr hohe axiale und radiale Lagerbelastungen. Der reduzierte Teilkreisdurchmesser der Anschraubgewinde bei der SKX ermöglicht die Befestigung von kleinen Anbauelementen.
Fazit
Durch die integrierte Kugellagerung sowie eine innen liegende Konus-Spannringnabe können mit der SKG sehr kompakte konstruktive Lösungen auch bei engsten Platzverhältnissen realisiert werden. Sicher ist, dass die mechanischen Überlastsysteme, auch trotz hartnäckiger gegenteiliger Prognosen, ihren wichtigen Stellenwert in der Antriebstechnik behaupten und nur in Einzelfällen durch elektronische Lösungen ersetzt werden konnten. Da sie teure und komplexe Anlagen vor kostspieligen Schäden, Reparaturen und Ausfallzeiten schützen, haben sie sich meist bereits nach einem Crash mehr als amortisiert.
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