Grundlagen

warum die sicherheitskupplung wichtig ist

kupplungen zum schutz vor schäden durch überlastung

In den folgenden Punkten gehen wir auf die wichtigsten Grundlagen der Sicherheitskupplungen ein. Mit diesen Informationen können Sie eine erste Grobabschätzung Ihres Projekts durchführen. Falls Sie weitere Fragen haben, stehen wir Ihnen jederzeit gerne zur Verfügung. Sicherheitskupplungen kommen in vielen Bereichen zur Anwendung, wie zum Beispiel in:

  • Werkzeugmaschinen
  • Verpackungs- und Textilmaschinen
  • Industrierobotern
  • Transport- und Förderanlagen
  • ...und viele mehr

funktionen der sicherheitskupplung

Produktionsunterbrechungen bei hochwertigen Anlagen und lange Ausfallzeiten von Maschinen nach Kollisionen, sowie hohe Ersatzteilkosten sollten unter allen Umständen vermieden werden.

Ständig steigende Antriebsgeschwindigkeiten fordern eine genauere Betrachtung der Sicherheitselemente einer Maschine. Nach dem physikalischen Gesetz

E=0,5 x m x v²

nimmt die Bewegungsenergie mit dem Quadrat der Geschwindigkeit zu. Das bedeutet, dass im Kollisionsfall eine sehr hohe Rotations-bzw. Translationsenergie in Verformungsenergie umgewandelt wird. Somit ist das Ausmaß des Schadens sehr hoch.

Sicherheitskupplungen trennen schnell, sicher und präzise den Antrieb von der Maschine.

Das bedeutet, die Bewegungsenergie (Schwungmassen) vom Motor und allen Antriebselementen bis hin zur Sicherheitskupplung werden abgekoppelt.

Nach Beheben der Schadensursache ist die Kupplung wieder betriebsbereit. Sie rastet selbstständig in ihre Ursprungsstellung ein. (Ein Referenzpunkt pro 360°). Hohe Reperatur- und Ausfallkosten sowie Lieferterminverzögerungen werden vermieden.

Im Normalbetrieb der Maschine drückt die Spezial-Tellerfeder über die Anpressschreibe die Kugeln, welche asymmetrisch im Kupplungskörper geführt sind, in Vertiefungen im Anbauflansch. Dadurch wird ein Verdrehen des Anbauflanches gegenüber dem Kupplungskörper verhindert.

Im Kollisionsfall (Blockierung) bleibt der auf der Antriebswelle befestigte Kupplungskörper schlagartig stehen. Der Anbauflansch, verbunden mit dem Antrieb, wird durch die Schwungmassen der Antriebselemente und das Drehmoment des Motors weitergedreht.

Dabei werden die Kugeln gegen die Kraft der Tellerfeder aus ihren Vertiefungen herausgedrückt. Die besondere Kennline der Spezial-Tellerfeder bewirkt, dass während dieses Vorgangs die Federkraft abnimmt.

Die Kupplung ist ausgerastet, der Kraftfluss zwischen An- und Abtrieb ist unterbrochen. Ein mechanischer oder berührungsloser Endschalter erfasst den axialen Hub der Anpressscheibe und schaltet den Motor ab, um zu verhindern, dass ein längerfristiges Überrasten die Lebensdauer der Sicherheitskupplung vermindert.

Nachdem die Schadensursache beseitigt ist, rastet die Kupplung innerhalb einer Umdrehung selbstständig wieder ein. Die An- und Abtriebsseite stehen sich wieder im gleichen Winkel gegenüber, da die Standard-Kupplung nur eine Einraststellung pro 360° hat (Sonderraststellung möglich).

Die Kupplungen werden im Werk auf das vom Kunden angegebene Ausrastmoment eingestellt. Nach dem Lösen der Sicherrungsschraube(n) in der Nutmutter wird diese mit einem Hakenschlüssel verdreht. Das Verdrehen der Nutmutter ist nur innerhalb des Einstellbereiches zulässig. Zu starkes Zudrehen der Mutter könnte zur Blockierung der Kupplung führen.

Durch den Einsatz der Tellerfeder im „negativen“ Federkraftbereich ergibt ein Drehen im Uhrzeigersinn (zudrehen) ein kleineres Drehmoment, gegen den Uhrzeigersinn (aufdrehen) ein größeres. Diese Charakteristik der Spezial-Tellerfeder gilt nur im Einstellbereich der Kupplung. Sie bietet den Vorteil, dass bereits während des Ausrastvorgangs die Tellerfederkraft abnimmt und im ausgerasteten Zustand sehr niedrig ist.

Abkürzungen:

  • T = Nenndrehmoment der Kupplung (Nm)
  • Tmax = Spitzenmoment des Motors (Nm)
  • P = Leistung des Antriebs (kW)
  • n = Drehzahl des Antriebs (min-¹)

Nach dem Ausrückmoment:

Die Sicherheitskupplungen werden  in der Regel nach dem erforderlichen Ausrückmoment ausgelegt. Dies muss über dem Moment liegen, welches für den regelmäßigen Betrieb der Anlage notwendig ist. Das Ausrückmoment der Sicherheitskupplungen wird in der Regel nach den Antriebsdaten bestimmt. Hierzu hat sich nebenstehende überschlägige Rechnung bewährt:

oder

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