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Einkaufsführer: Sicherheitskupplungen

Haken Was Sie bei der Auswahl des optimalen Überlastschutzes beachten sollten…

Die Qualität von drehmomentbegrenzenden Sicherheitskupplungen erkennt man häufig erst im Schadensfall. Bei der Auswahl solcher Kupplungen lohnt es sich, einen kritischen Blick auf das Leistungsspektrum des Anbieters und auf technische Produktdetails zu werfen.

Der überwiegende Anteil aller Antriebsachsen wird heute mit Reibungskupplungen, formschlüssigen Sicherheitskupplungen oder Dauerschlupfkupplungen abgesichert. Bei der Auswahl einer Sicherheitskupplung fällt also in aller Regel zuerst die Entscheidung für eine der drei grundlegend unterschiedlichen Bauarten.

Reibungskupplungen rutschen durch, wenn das definierte Grenzdrehmoment überschritten wird. Diese Rutschkupplungen sind robust und einfach in der Handhabung. Sie arbeiten lasthaltend und sind deshalb beispielsweise bei vertikal bewegten Massen oft die bevorzugten Sicherheitskupplungen. Allerdings erreichen sie nicht die hohe Drehmomenteinstell- und Wiederholgenauigkeit von qualitativ hochwertigen formschlüssigen Sicherheitskupplungen.

Dauerschlupfkupplungen eignen sich für permanentes Rutschen mit konstantem Drehmoment. Unter den Dauerschlupfkupplungen erreichen Hysteresekupplungen die höchste Drehmomentkonstanz. Sie arbeiten aufgrund der berührungslosen Drehmomentübertragung verschleiß- und wartungsfrei.

In nahezu allen Leistungsbereichen werden formschlüssig arbeitende Sicherheitskupplungen eingesetzt. Kugeln oder Rollen werden druckbeaufschlagt in Senkungen gehalten. Im Überlastfall wandern diese Sperrkörper aus den Senkungen, die formschlüssige Verbindung ist aufgehoben. An- und Abtriebsseite sind mechanisch getrennt. Die mechanische Bewegung beim Ausrasten kann durch einen Schalter detektiert werden. Qualitativ hochwertige, formschlüssige Sicherheitskupplungen sind sehr genau einstellbar und arbeiten mit hoher Wiederholgenauigkeit. Sie haben sich in allen Branchen durchgesetzt und erfüllen die heutigen Anforderungen der modernen elektrischen Antriebstechnik zuverlässig und sicher.

Welche Kupplung ist für die Anwendung die Passende?

Im Marktspektrum gibt es allerdings gravierende Unterschiede. Beste Eigenschaften bezüglich Spielfreiheit, Lebensdauer und Steifigkeit, günstiger Drehmomentverlauf im Überlastfall sowie hoher Montage-, Bedien- und Einstellkomfort bringen im Betrieb technische Vorteile und helfen wertvolle Zeit und Kosten zu sparen.

Ausgleichskupplungen

Die EAS-smartic gibt es als Flanschausführung für Riemenantriebe und mit verschiedenen Ausgleichskupplungen.

In modernen Maschinen mit Antrieben sollten grundsätzlich spielfreie Sicherheitskupplungen eingesetzt werden. Spielbehaftete Ausführungen neigen zu Verschleiß und frühzeitigem Ausfall, vor allem bei hohen Drehzahlen und Reversierbetrieb. Viele vermeintlich „spielfreie“ Sicherheitskupplungen sind nur im Neuzustand spielfrei, solange die Übertragungselemente durch definierte Teilungsfehler zwischen An- und Abtriebsseite vorgespannt sind. Schon bei geringem Verschleiß gleichen sich diese Teilungsfehler aus. Das System entspannt sich und verliert die ursprüngliche Spielfreiheit und Steifigkeit. Greifen dagegen die Sperrkörper (Kugeln) gleichzeitig in Senkungen der antriebs- und abtriebsseitigen Übertragungselemente, bleibt die Spielfreiheit über die gesamte Lebensdauer der Kupplung erhalten.

Um die optimale Sicherheitskupplung zu finden, sollte Sie Details der Kupplungskonstruktion unter die Lupe nehmen. Grundsätzlich müssen alle Bauteile, vor allem die an der Drehmomentübertragung und -begrenzung beteiligten Elemente, ausreichend dimensioniert sein. Qualitätskupplungen bestehen aus hochfesten Werkstoffen mit gehärteten, verschleißfesten Funktionsflächen. Ein weiteres wichtiges Detail ist die integrierte- Lagerung für das Antriebselement. Sie muss die Kräfte aufnehmen, die beispielsweise aus der Vorspannung eines Zahnriemens resultieren. Die Anforderung an die Lagerung kann stark unterschiedlich sein, und sollte deshalb auch anwendungsabhängig gewählt werden können.
Nicht vernachlässigen sollte man bei der Auswahl auch die Montage-, Bedien- und Einstellfreundlichkeit. Im Idealfall stellt der Hersteller das benötigte Grenzdrehmoment für Überlast nicht mit einfachen Drehmomentschlüsseln, sondern präzise auf geeichten Prüfständen ein. Eine skalierte Einstellmutter ermöglicht ein schnelles Ablesen und – falls erforderlich – auch nachträglich ein einfaches Variieren des eingestellten Drehmomentes. Die Einstellung der Kupplung sollte bestmöglich gesichert sein, damit sie sich auch unter starken Schwingungen und Drehmomentstößen nicht verändert. Bestens bewährt haben sich formschlüssige Sicherungen.

Sperrkörperkupplungen sind eingeteilt in:

  • Durchrastkupplungen (automatische Wiedereinrastung an jeder Position)
  • Synchronkupplungen (automatische Wiedereinrastung an einer Position / 360° / andere Einrastpositionen optional)
  • Gesperrte Kupplungen (keine Unterbrechung der Drehmomentübertragung)
  • Freischaltkupplungen (restmomentfreie Trennung von An- und Abtriebsseite / häufig bei hohen Drehzahlen verwendet)
  • Schalt- und regelbare Kupplungen

Die schalt- und regelbaren Sicherheitskupplungen lösen nicht nur bei Überlast aus, sondern lassen sich auch fremdbetätigt schalten. Das übertragbare Drehmoment ist bei diesen Kupplungen im Betrieb über die elektrische Spannung beziehungsweise über den Luftdruck stufenlos einstell- und regelbar.

Vorsicht bei pauschalen Angaben zu Lebensdauer und Genauigkeit

Es gibt nur sehr wenige Anbieter mit einer ausreichend breiten Produktpalette, um wirklich für nahezu jede Anforderung die optimale Sicherheitskupplung bieten zu können. Viele Anbieter haben beispielsweise entweder Reibungskupplungen oder formschlüssige Sicherheitskupplungen im Programm. Entsprechend agieren diese Anbieter. Wenn Ihnen ein Anbieter etwas anderes  empfiehlt als Ihr angefragtes Produkt, so muss dies nicht immer zu Ihrem Vorteil sein. Möglicherweise hat er die für Sie passende Sicherheitskupplung gar nicht im Programm!
Vorsicht auch bei pauschalen Angaben zu Lebensdauer und Abschaltgenauigkeit! Diese können kein Maßstab für Funktions- und Betriebssicherheit sein. Meist sind diese Werte im Labor unter idealen Bedingungen ermittelt. Parameter, die im Betrieb Lebensdauer und Funktionssicherheit beeinflussen, werden nicht berücksichtigt. Dazu zählen beispielsweise kritische Umwelteinflüsse, hohe Drehzahlen, Reversierbetrieb, Wechselmomente, hohe Drehmomentspitzen, ungünstige Massenverhältnisse und Schwingungen. Kann der Anwender nicht sicher definieren, was die beste Sicherheitskupplung für seine Applikation ist, muss er sich auf die Auswahl und Dimensionierung seines Lieferanten verlassen können. Sicherheitskupplungen sind technisch anspruchsvolle und beratungsintensive Produkte. Objektive Beratung und Auswahl der für die jeweilige Anwendung besten Kupplung kann man nur von Anbietern erwarten, die ein entsprechend breites Produktprogramm haben.

von Hermann Bestle


Checkliste für den Einkauf

Haken Definieren Sie aus den technischen daten Ihres Antriebs und der Antriebskonstellation möglichst exakt die Anforderungen an die Überlastkupplung in bezug auf Drehmoment, Drehzahl, Übertragungsverhalten (lasthaltend, lasttrennend), Kupplungsbauart (Reibungskupplung, Sperrkörperlupplung, Dauerschlupfkupplung).
Haken Lassen Sie sich von renommierten Herstellern mit breitem Produktprogramm beraten. Nur von solchen Anbietern können Sie eine objektive, neutrale und anwendungsoptimierte Produktempfehlung erwarten.
Haken Achten Sie bei formschlüssigen Kupplungen auf spielfreie Drehmomentübertragung. Spielbehaftete Kupplungen neiegen vor allem bei Reversierbetrieb und Wechselmomenten zu Verschleiß und frühzeitigem Ausfall.
Haken Achten Sie auf Montage-, Bedin- und Einstellfreundlichkeit. Einfache Handhabung vermeidet Anwendungsfehler und erhöht die Funktions- und Betriebssicherheit.
Haken Setzen Sie auf Lieferanten mit Entwicklungs-, Fertigungs- und Applikationserfahrung und schnellem, weltweiten Vor-Ort-Service (vor allem, wenn Sie ihre Maschinen global vermarkten).

Autor: Kathrin Irmer

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