KEM Konstruktion 03.2018

TRENDS PERSPEKTIVEN

TRENDS PERSPEKTIVEN Expertengespräch: Sicherheitskupplungen werden immer kompakter Leistungsdichte und Leichtbau im Fokus Sicherheitskupplungen schützen Maschinen und Anlagen zuverlässig vor teuren Überlastschäden. Denn sie trennen bei Überschreiten des eingestellten Drehmoments An- und Abtrieb in wenigen Millisekunden. Im Gespräch mit KEM Konstruktion erklären Experten aus der Kupplungsbranche, welche Entwicklungen es im Bereich Sicherheitskupplungen gibt und welche Herausforderungen die Hersteller dabei zu meisten haben. Interview: Johannes Gillar, stellvertretender Chefredakteur, KEM Konstruktion KEM Konstruktion: Welche Trends (Kompaktheit, höhere Drehzahlen, etc.) beziehungsweise Entwicklungen gibt es derzeit bei Sicherheitskupplungen? Roland Arnold (Jakob Antriebstechnik): Ein einheitlicher Trend ist nicht zu beobachten. Einerseits sind kostengünstige Lösungen gefragt, andererseits liegen die benötigten technischen Parameter, wie z.B. maximale Betriebsdrehzahl, im Grenzbereich des derzeit machbaren. Zur Zeit entwickelt die Firma Jakob Antriebstechnik eine neue Generation für eine Sk-Type mit Freischaltmechanik, um eine Überlastbegrenzung auch bei sehr hohen Drehzahlen zu gewährleisten. Sven Karpstein (KBK Antriebstechnik): Das sind im Wesentlichen dieselben Trends wie bei den Standard-Wellenkupplungen: Die Leistungsdichte wird immer höher, das heißt, es werden selbst in Anwendungen mit geringem Bauraum immer höhere Momente erwartet. Und die Komponenten werden immer leichter – der Trend geht auch bei den Überlastkupplungen eindeutig Richtung Leichtbau. Frank Kronmüller (R+W Antriebselemente): Wir haben festgestellt, dass die Anforderungen an das Bauteil Kupplung immer spezieller werden. Und ständig neue Anwendungen in der Antriebstechnik brauchen spezialisierte Kupplungstypen. Im Sortiment macht sich das an einem breiteren Spektrum an Kupplungsformen und einem höheren Spezialisierungsgrad der verschiedenen Baureihen bemerkbar. Frank Mietke (Flender): Der Trend bei Sicherheitskupplungen ist neben der Realisierung höherer Drehzahlen auch die Einsetzbarkeit in explosionsgefährdeter Atmosphäre (ATEX). Für die meisten Wellenkupplungen existieren bereits entsprechende Freigaben, für Sicherheitskupplungen besteht hier noch ein Nachholbedarf. KEM Konstruktion: Im Maschinenbau besteht eine Tendenz zu immer kompakter und leichter werdenden Komponenten, die dabei aber gleichzeitig auch immer sicherer und leistungsstärker sein müssen. Was bedeutet das für Sicherheitskupplungen? Bild: Eisenhans/Fotolia.com Arnold (Jakob Antriebstechnik): Diese Tendenz ist seriös nicht zu realisieren, da eine immer größere Leistungsdichte mit Leichtbauwerkstoffen zu physikalischen Widersprüchen führt, gerade im Hinblick auf Verschleiß und Funktionssicherheit. Bereits jetzt werden hochfeste Werkstoffe und optimierte Härtebzw. Wärmebehandlungsverfahren eingesetzt. Sicherheitskupplungen sorgen beispielsweise in Werkezugmaschinen für höchste Sicherheit, Prozessgenauigkeit und Zerspanleistung und reduzieren Ausfallzeiten und Kosten 32 K|E|M Konstruktion 03 2018

„Die meisten Hersteller von Sk-Kupplungen bieten ausgereifte Produkte mit hoher Leistungsdichte zu einem vernünftigen Preisniveau an.“ „Die Komponenten werden immer leichter – der Trend geht auch bei den Überlast - kupplungen eindeutig Richtung Leichtbau.“ Bild: Jakob Antriebstechnik Roland Arnold, Konstruktion bei Jakob Antriebstechnik Bild: KBK Antriebstechnik Sven Karpstein, Geschäfts - führer KBK Antriebstechnik Karpstein (KBK Antriebstechnik): Es bedeutet, dass wir in zunehmendem Maße die Besonderheiten der jeweiligen Anwendung berücksichtigen müssen, um diese Anforderungen erfüllen zu können. Das ist bei uns im Bereich Überlastkupplungen ohnehin ein Trend: Immer mehr Kunden wünschen sich ein maßgeschneidertes Produkt. Das kann die individuelle Anpassung der Wellendurchmesser sein oder ein bestimmtes Extra. Wir gehen gerne darauf ein und versuchen, alles möglich zu machen. Kronmüller (R+W Antriebselemente): Wir haben letztes Jahr unsere Spezialisierungsstrategie gestartet, die die Anforderungen auch an die Sicherheitskupplungen in die Bereiche Präzision und Industrie einteilt. Für den Kunden heißt das, dass unser Standardproduktprogramm auf den ersten Blick zwei Hauptkategorien für diverse Anwendungsgebiete und Drehmomente bietet. Im Bereich der Präzisionssicherheitskupplungen gibt es die besonders leichten Modellreihen SL und ESL. Die spielfreien Sicherheitskupplungen in Leichtbauweise können je nach Modell für Drehmomente von 10 bis 700 Nm eingesetzt werden. Für Highspeed Applikationen mit höheren Drehmomenten, was also die Industriesicherheitskupplungen betrifft , kann z. B. als Option ein integriertes Schaltsystem, welches extrem kompakt und für hohe Drehzahlen gewuchtet ist, geordert werden. Mietke (Flender): Unsere Sicherheitskupplungen vom Typ AKR werden mit Stahllamellenkupplungen kombiniert, um neben der Sicherung des Antriebes gegen Überlast auch unvermeidbare Wellenversätze auszugleichen. Um hier zukünftig kompakter und leichter zu werden, ist eine Kombination mit unserer neuen Kupplungsbaureihe N-Arpex geplant. KEM Konstruktion: Höhere Qualität zu niedrigeren Kosten zu produzieren, führt unter anderem zu einer sich stetig erhöhenden Auslastung von Maschinen. Welche Anforderungen müssen Sicherheitskupplungen vor diesem Hintergrund erfüllen? Arnold (Jakob Antriebstechnik): Die meisten Hersteller von Sk- Kupplungen bieten ausgereifte Produkte mit hoher Leistungsdichte zu einem vernünftigen Preisniveau an, sodass eine Amortisierungder Mehrkosten, durch verhinderte Folgeschäden und Ausfallzeiten, bereits nach wenigen Crash-Situationen gegeben ist. Karpstein (KBK Antriebstechnik): Sie müssen extrem hohen Qualitätsanforderungen genügen, denn der Ausfall einer Kupplung führt zum augenblicklichen Stillstand der Maschine. Top-Qualität zu liefern ist aber für einen Hersteller von elementaren Bauteilen wie wir es sind ohnehin die Grundvoraussetzung, um erfolgreich am Markt zu sein. Wir fertigen und prüfen im Prinzip jede Kupplung wie ein Einzelstück, dadurch sind unsere Produkte besonders zuverlässig und langlebig. Kronmüller (R+W Antriebselemente): Bei der Planung einer Anlage ist das Teil Kupplung nur eine von vielen Komponenten. Trotzdem oder gerade deswegen muss die zur Applikation passende Kupplung als Verbindungselement in der Anlage alle Anforderungen erfüllen. Sicherheitskupplungen bieten letztlich eine zuverlässige Drehmomentbegrenzung, welche die Maschine vor Schäden schützt. Darüber hinaus reduzieren sie Stillstandzeiten. Mietke (Flender): Wichtiges Kriterium bei der Entwicklung von Sicherheitskupplungen ist das genaue Ansprechverhalten im Überlastfall und die Wiederholgenauigkeit auch bei häufigen Überlastfällen. Je genauer eine Sicherheitskupplung anspricht, desto höher kann eine Maschine ausgelastet werden. KEM Konstruktion: Ebenfalls im Fokus der Anwender stehen höhere Leistungsdichten, geringeres Gewicht und geringere Kosten. Wie lässt sich das bei Sicherheitskupplungen erreichen? Arnold (Jakob Antriebstechnik): Wie bereits erwähnt ist eine weitere Steigerung der Kompaktheit und Leistungsparameter mit einer enormen Kostenerhöhung machbar, wodurch dies nur für wenige Nischenanwendungen interessant und sinnvoll ist. Generell ist für solch eine Entwicklungsarbeit eine aufwendige Prüfstandtechnik obligatorisch. Karpstein (KBK Antriebstechnik): Das schaffen wir, indem wir bei den Überlastkupplungen wie bei den Standard-Kupplungen die früher üblichen Vergütungsstähle durch Aluminium ersetzen. Um mit diesem Material dieselbe Leistung wie mit Stahl erzielen zu können, verwenden wir verschiedene Beschichtungsformen. Wir setzen den K|E|M Konstruktion 03 2018 33