Wellenkupplungen richtig auswählen und einkaufen

Wenn es darum geht, Produktion und Montage zu automatisieren, Maschinen schnell und effizient zu be- und entladen oder Werkstücke zu handeln, müssen alle Bewegungen exakt ausgeführt werden. Deshalb müssen auch die Wellenkupplungen, die die Drehmomente von der Antriebseinheit zum Beispiel auf die Führung eines Greifers übertragen, hochpräzise arbeiten und dabei gleichzeitig den hohen Belastungen standhalten.

Es lohnt sich daher, auch Wellenkupplungen – sozusagen als Standardbauteil – kritisch auszuwählen. Denn wenn eine Wellenkupplung versagt, stoppt damit auch die Drehmomentübertragung. Deshalb ist es wichtig, dass die Kupplungen genau zu der jeweiligen Anwendung passen. Denn jeder Antrieb hat seine speziellen Eigenheiten und stellt ganz unterschiedliche Anforderungen an die Kupplungen.

Technische Feinheiten bringen hier letztendlich im Betrieb die entscheidenden Vorteile. Bevor sich Anwender also für eine Kupplung entscheiden, sollten sie aus den technischen Daten ihres Antriebs und der Antriebskonstellation möglichst exakt die Anforderungen an die Kupplung definieren. Zudem sollten sie sich vergewissern, dass die ausgewählte Kupplung zu den Umgebungsbedingungen passt, die in der Praxis tatsächlich vorherrschen. Eine nicht auf die Anwendung abgestimmte Kupplung verursacht gegebenenfalls Verschleiß oder aber es stimmt die Positionierung der Anlage nicht.

Breites Produktprogramm für Flexibilität

In der Servotechnik kommen bevorzugt Metallbalg-, Elastomer- und Lamellenpaketkupplungen zum Einsatz, die zu den gängigsten und attraktivsten spielfreien Wellenkupplungen gehören. Wichtig ist, dass Anbieter alle drei Kupplungstypen im Programm haben. Denn nur mit einer hohen Variantenvielfalt kann ein Hersteller auch eine neutrale Beratung leisten. Außerdem schafft die Vielfalt Flexibilität für die verschiedenen Anwendungen. Renommierte Hersteller sind in der Lage, mit ihren Kupplungen eine breite Spanne von sehr kleinen bis sehr großen Drehmomenten und Drehzahlen abzudecken.

Ein Standardbaukasten mit einer großen Zahl an verfügbaren Nabenausführungen sorgt zudem auch für Adaptierbarkeit in vielfältigen Antriebskonstellationen. Somit lassen sich die Kupplungen mit entsprechend ausgewählten Naben auch in schwierigen Umgebungsbedingungen schnell und ohne großen Aufwand montieren beziehungsweise demontieren. Aber auch bei Sonderausführungen, die den Standardbaukasten ergänzen, ist Variantenvielfalt sinnvoll und empfehlenswert. Sollen zum Beispiel in hochtourigen Antriebskonstellationen Wellen über größere Distanzen verbunden werden, ist es sehr häufig nötig, zwischen die beiden Kupplungsnaben eine längenangepasste Hülse zu setzen.

Die biegekritische Drehzahl der Hülse darf dabei nicht im Bereich der Betriebsdrehzahl liegen. Zwischenhülsen aus kohlefaserverstärkten Kunststoffen (CFK) lassen hohe Drehzahlen auch bei langen Kupplungen zu. Denn im Vergleich zu Stahl haben die CFK-Varianten eine wesentlich höhere biegekritische Drehzahl. Außerdem sind die CFK-Hülsen bis zu 80 Prozent leichter, was besonders bei großen Baugrößen und langen Hülsen eine wichtige Rolle spielt. Ein weiterer Vorteil des Kunststoffverbunds ist seine hohe Korrosionsfestigkeit. Wird in einer Anwendung zusätzlich Kriechstromfestigkeit, also elektrische Isolation gefordert, kommen glasfaserverstärkte Kunststoffe zum Einsatz.

Kurze Lieferzeiten und hohe Verfügbarkeit

Baukastensysteme sorgen für eine hohe Verfügbarkeit und kurze Lieferzeiten bei Standardbauteilen. Gerade die aktuelle Corona-Krise zeigt hier, auf welche Lieferanten man sich verlassen kann. Hersteller mit einer hohen Fertigungstiefe, das heißt, die eine Vielzahl an Fertigungsverfahren selbst durchführen und sich bei Teilen wie zum Beispiel Elastomer-Sternen, Lamellenpaketen oder Naben nicht auf externe Lieferanten verlassen müssen, haben sich bewährt. Online-Tools, über die Anwender die passenden Kupplungen einfach und schnell selbst konfigurieren können, sollten das Angebot ergänzen.

In der Industrie, vor allem bei dynamischen Antriebsachsen, zum Beispiel im Prüfstandsbau, werden bevorzugt Ganzstahl-Lamellenpaketkupplungen eingesetzt. Bei diesen Kupplungen spielt heute eine hohe Leistungsdichte eine wichtige Rolle. Hohe Leistungsdichte bedeutet kleine Außendurchmesser, reduziertes Gewicht und geringe Massenträgheitsmomente. Dadurch können Lastwechsel schneller erfolgen, der Antrieb beschleunigt und verzögert in kürzerer Zeit. Durch die geringere zu beschleunigende Masse sinken daneben auch die Betriebskosten und die Handhabung und Montage der Kupplung wird erleichtert. In kompakt ausgelegten Maschinen, in denen nur wenig Einbauraum zur Verfügung steht, sind kleine Abmessungen ebenfalls von Vorteil. Darüber hinaus spart eine kompakte und leistungsdichte Bauweise auch bei der Herstellung der Kupplung Rohstoffe und Material.

Leistungsdichte kombiniert mit Spielfreiheit

Bei der Auswahl der Ganzstahl-Lamellenpaketkupplung müssen die im Katalog definierten Nennmomente kritisch hinterfragt werden: Kann der Anbieter das volle Nennmoment als Wechselmoment zulassen? Ist eine Reduzierung des Nennmoments aufgrund Verlagerung, Lastkollektiv oder Wuchtanforderung notwendig? Nur bei technisch führenden Produkten sind die im Katalog angegebenen Nennmomente ohne jegliche Einschränkung nutzbar. Solche leistungsdichten Federstahl-Lamellenpaketkupplungen bauen deutlich kleiner.

Bei Anbietern, die bei der Dimensionierung Verlagerungen und Wechselmomente berücksichtigen müssen, muss bei gleichem Nennmoment und auch gleicher Drehzahl eventuell eine größere Kupplung ausgewählt werden. Qualitativ hochwertige Wellenkupplungen vereinen gleichzeitig hohe Leistungsdichte mit absoluter Spielfreiheit.

Prüfmöglichkeiten und Wuchtvorrichtungen

Hochwertige Kupplungen sind also spielfrei – und das nicht nur im Neuzustand. Bei den Kupplungen renommierter Hersteller bleibt die Spielfreiheit über die gesamte Lebensdauer der Kupplung erhalten. Dies schützt vor Verschleiß und frühzeitigem Ausfall, vor allem bei hohen Drehzahlen. Zudem ist gerade auch im High-Speed-Bereich wichtig, dass die Einzelteile mit hoher Genauigkeit und eingeengter Rund- und Planlauftoleranz gefertigt werden und die Kupplungen eine hohe Wuchtgüte haben. Denn auch unter extremen Bedingungen müssen die Kupplungen präzise und sicher funktionieren.

Dazu verfügen renommierte Hersteller über umfangreiche Prüfmöglichkeiten und testen die Kupplungen umfassend unter den Bedingungen, die auch im realen Einsatzfall vorherrschen. So sind also auch für ein sogenanntes Massenprodukt wie Wellenkupplungen eine moderne Fertigung und entsprechende Erfahrung und Know-how in der Antriebstechnik unerlässlich.

Checkliste für den Einkauf von Wellenkupplungen

• Definieren Sie aus den technischen Daten Ihres Antriebs und der Antriebskonstellation möglichst exakt die Anforderungen an die Kupplung.
• Vergewissern Sie sich, dass die ausgewählte Kupplung zu den Umgebungsbedingungen passt, die vor Ort tatsächlich vorherrschen.
• Setzen Sie auf Lieferanten mit einem breiten Standardproduktprogramm. Eine große Auswahl an Kupplungen, aber auch an Naben und Zwischenhülsen bietet Flexibilität für verschiedenste Anwendungen. Hier finden Sie Komplettlösungen aus einer Hand.
• Vergewissern Sie sich, dass die Spielfreiheit über die gesamte Lebensdauer der Kupplung erhalten bleibt. Dies schützt vor Verschleiß und frühzeitigem Ausfall, vor allem bei hohen Drehzahlen in der Anwendung.
• Achten Sie vor allem bei Sonderausführungen und Hochleistungskupplungen auf umfassendes Know-how des Anbieters sowie auf entsprechendes Equipment hinsichtlich Prüfmöglichkeiten und Wucht-Vorrichtungen.
• Vergewissern Sie sich, ob die im Katalog angegebenen Daten vom Hersteller sorgfältig abgeprüft wurden und somit auch unter realen Einsatzbedingungen zuverlässig erreicht werden.
• Setzen Sie auf Hersteller mit nachhaltigen Lieferketten und hoher hauseigener Fertigungstiefe, schnellem, weltweiten Vor-Ort-Service (vor allem, wenn Sie Ihre Maschinen global vermarkten) und kompetenter Beratung. Fordern Sie Beratung ein, um so die Unterschiede feststellen zu können.
• Achten Sie für eine schnelle Verfügbarkeit auch auf Online-Tools wie zum Beispiel einen Produktkonfigurator mit gutem Datenfluss zwischen Konstruktion und Einkauf.