Dauerhafte Verbindung
Sicherheitsgerichtete Balgkupplungen für Drehgeber
Bei der Erfassung von Geschwindigkeit und Position mittels eines Drehgebers ist die Verbindung zwischen der Anwendungsachse und dem Drehgeber entscheidend für eine genaue Messung und hohe Lebensdauer. Aber auch wenn wir von funktionaler Sicherheit sprechen, spielt dabei auch die mechanische Anbindung eine signifikante Rolle.
Bild: Fritz Kübler GmbHFür die mechanische Anbindung zwischen Anwendungswelle und Drehgeber werden in der Regel Balgkupplungen eingesetzt. Diese realisieren nicht nur eine kostenoptimierte und unkomplizierte Verbindung, sondern gleichen Winkel und Versatzfehler aus. Fertigungs- und Montagetoleranzen sowie Temperatureinflüsse verursachen in der Antriebstechnik Fluchtungsfehler zwischen Wellen und führen zu teilweise erheblichen Lagerbelastungen. Diese haben einen erhöhten Verschleiß zur Folge und können einen vorzeitigen Ausfall des Drehgebers bewirken. Durch den Einsatz von Kupplungen können diese Fluchtungsfehler ausgeglichen und damit die Lagerbelastung auf ein Minimum reduziert werden. Es wird zwischen drei Fluchtungsfehlern unterschieden: Radial-, Winkel- und Axialversatz. Folgende Kupplungen kommen hierfür in Frage:
- • Balgkupplungen für Applikationen in der eine hohe Verdrehsteifigkeit gefordert ist
- • Federscheibenkupplungen für Applikationen mit großen Wellendurchmessern
- • Doppelschlaufenkupplungen für Anwendungen mit großem Winkelversatz
Während bei torsionssteifen aber biegeelastischen Wellenkupplungen axiale Wellenlagerungen nur statische Kräfte in der Kupplung erzeugen, ergeben radiale und winklige Verlagerungen Wechselbeanspruchungen, Rückstellkräfte und Momente, die die benachbarten Bauteile (Wellenlager) belasten können. Je nach Kupplungstyp gilt besondere Aufmerksamkeit der radialen Wellenverlagerung, die so klein wie möglich gehalten werden soll. Bisherige Sicherheitskupplungen begrenzen ein Drehmoment, indem sie ab einem voreingestellten Wert durchrutschen, was für den Einsatz von sicheren Drehgebern nicht tolerierbar ist. Auf dem Markt findet man lediglich Standard-Balgkupplungen oder Klauenkupplungen. Die Kombination aus beidem, sprich die Stärken der verschiedenen Kupplungen, gab es bis dato noch nicht. Jetzt hat Kübler eine Kupplung entwickelt, die ähnliche Eigenschaften wie eine Standard-Kupplung hat und gleichzeitig eine wichtige Funktion für die funktionale Sicherheit abbildet. Sie stellt sicher, dass die Verbindung vom Geber zum Antriebselement nicht unterbrochen wird - und zwar immer. Die Kupplung sieht von außen aus wie eine normale Metallbalgkupplung. Die Besonderheit steckt im Detail: unter dem Metallbalg befinden sich zwei Klauen die ineinandergreifen. Im Normalbetrieb sind diese nicht im Eingriff und haben Spiel zueinander. Erst wenn durch ein Fehler der Balg brechen sollte, fangen die Klauen die Bewegung auf und der Drehgeber wird hart mitgeführt. Eine Anlagenverfügbarkeit ist damit gewährleistet. Die Kupplung besteht aus Edelstahl und arbeitet in einem Temperaturbereich von -30° bis +120°C. Winkelfehlern werden bei einem max. Wellenversatz bei radial ±0,3mm; axial ±0,45mm und angular 3° korrigiert. Verschiedene Standardbohrungsdurchmesser stehen zur Verfügung: 10/10mm; 10/12mm; 12/12mm. Derzeit arbeitet man bereits an einer Kupplung, die für explosionsgeschützte Bereiche zertifiziert ist.
Bei der Erfassung von Geschwindigkeit und Position mittels eines Drehgebers ist die Verbindung zwischen der Anwendungsachse und dem Drehgeber entscheidend für eine genaue Messung und hohe Lebensdauer. Aber auch wenn wir von funktionaler Sicherheit sprechen, spielt dabei auch die mechanische Anbindung eine signifikante Rolle.
Bild: Fritz Kübler GmbHFür die mechanische Anbindung zwischen Anwendungswelle und Drehgeber werden in der Regel Balgkupplungen eingesetzt. Diese realisieren nicht nur eine kostenoptimierte und unkomplizierte Verbindung, sondern gleichen Winkel und Versatzfehler aus. Fertigungs- und Montagetoleranzen sowie Temperatureinflüsse verursachen in der Antriebstechnik Fluchtungsfehler zwischen Wellen und führen zu teilweise erheblichen Lagerbelastungen. Diese haben einen erhöhten Verschleiß zur Folge und können einen vorzeitigen Ausfall des Drehgebers bewirken. Durch den Einsatz von Kupplungen können diese Fluchtungsfehler ausgeglichen und damit die Lagerbelastung auf ein Minimum reduziert werden. Es wird zwischen drei Fluchtungsfehlern unterschieden: Radial-, Winkel- und Axialversatz. Folgende Kupplungen kommen hierfür in Frage:
- • Balgkupplungen für Applikationen in der eine hohe Verdrehsteifigkeit gefordert ist
- • Federscheibenkupplungen für Applikationen mit großen Wellendurchmessern
- • Doppelschlaufenkupplungen für Anwendungen mit großem Winkelversatz
Während bei torsionssteifen aber biegeelastischen Wellenkupplungen axiale Wellenlagerungen nur statische Kräfte in der Kupplung erzeugen, ergeben radiale und winklige Verlagerungen Wechselbeanspruchungen, Rückstellkräfte und Momente, die die benachbarten Bauteile (Wellenlager) belasten können. Je nach Kupplungstyp gilt besondere Aufmerksamkeit der radialen Wellenverlagerung, die so klein wie möglich gehalten werden soll. Bisherige Sicherheitskupplungen begrenzen ein Drehmoment, indem sie ab einem voreingestellten Wert durchrutschen, was für den Einsatz von sicheren Drehgebern nicht tolerierbar ist. Auf dem Markt findet man lediglich Standard-Balgkupplungen oder Klauenkupplungen. Die Kombination aus beidem, sprich die Stärken der verschiedenen Kupplungen, gab es bis dato noch nicht. Jetzt hat Kübler eine Kupplung entwickelt, die ähnliche Eigenschaften wie eine Standard-Kupplung hat und gleichzeitig eine wichtige Funktion für die funktionale Sicherheit abbildet. Sie stellt sicher, dass die Verbindung vom Geber zum Antriebselement nicht unterbrochen wird - und zwar immer. Die Kupplung sieht von außen aus wie eine normale Metallbalgkupplung. Die Besonderheit steckt im Detail: unter dem Metallbalg befinden sich zwei Klauen die ineinandergreifen. Im Normalbetrieb sind diese nicht im Eingriff und haben Spiel zueinander. Erst wenn durch ein Fehler der Balg brechen sollte, fangen die Klauen die Bewegung auf und der Drehgeber wird hart mitgeführt. Eine Anlagenverfügbarkeit ist damit gewährleistet. Die Kupplung besteht aus Edelstahl und arbeitet in einem Temperaturbereich von -30° bis +120°C. Winkelfehlern werden bei einem max. Wellenversatz bei radial ±0,3mm; axial ±0,45mm und angular 3° korrigiert. Verschiedene Standardbohrungsdurchmesser stehen zur Verfügung: 10/10mm; 10/12mm; 12/12mm. Derzeit arbeitet man bereits an einer Kupplung, die für explosionsgeschützte Bereiche zertifiziert ist.
Fritz Kübler GmbH
Dieser Artikel erschien in SPS-MAGAZIN SPSS 2014 - 19.11.14.Für weitere Artikel besuchen Sie www.sps-magazin.de
