Ein spezieller Schutzmechanismus sorgt bei der Metallbalgkupplung mit Balgbruchsicherung dafür, dass die Last auch im Fall eines Balgbruchs hält.

Ein spezieller Schutzmechanismus sorgt bei der Metallbalgkupplung mit Balgbruchsicherung dafür, dass die Last auch im Fall eines Balgbruchs hält.KBK

Überlastkupplungen sollen Schäden an Maschinen verhindern und somit Ausfallzeiten minimieren und Kosten reduzieren. Die individuellen Anforderungen setzen häufig spezielle Ausführungen und Anpassungen sowie eine hohe Lebensdauer der sicherheitsrelevanten Bauteile voraus.

„Bei rund 40 % aller von uns gefertigten Überlastkupplungen handelt es sich um kundenspezifische Lösungen“, sagt Sven Karpstein, Verkaufsleiter bei KBK Antriebstechnik. Er begründet das mit der Komplexität dieses Kupplungstyps und den entsprechenden Applikationen. Fachliche Beratung, die Konzeption der neuen Lösung und die Berechnung der Antriebskomponenten sowie der Prototypenbau und die Herstellung der Maßanfertigung zählen zum Leistungsumfang des Klingenberger Familienunternehmens. Bei welchem Schritt der Kunde einsteigt, ist von Fall zu Fall verschieden. „Manche Kunden bringen konkrete Vorstellungen mit, andere detaillierte Zeichnungen und wieder andere nur das Problem. Häufig suchen sich unsere Kunden aber auch eine Kupplung aus dem Katalog und möchten diese dann applikationsspezifisch modifizieren lassen“, erläutert Karpstein. Zu den Forderungen zählen neben Kompaktheit und geringem Gewicht häufig ein außergewöhnlich hoher Versatz oder besonders hohe Drehzahlen.

Ein überdurchschnittlicher Wellenversatz lässt sich je nach Applikation sowohl mit einer Elastomerkupplung als auch mit Metallbalgkupplungen ausgleichen. Bei Elastomerkupplungen bestimmen die Art und Anzahl der verwendeten Zahnkränze, wie hoch der auszugleichende Versatz ist. Mit doppelkardanischen Elastomerkupplungen und Zahnkränzen der Shore-Härte 80 ShA lassen sich die größten Wellenversätze ausgleichen. Speziell die Verbindung von Elektromotoren und Pumpen fordert diese Eigenschaften. Bei Metallbalgkupplungen entscheidet die Ausführung des Balgs über die Höhe des auszugleichenden Wellenversatzes. Wahlweise kommen bei diesen Kupplungen ein Sonderbalg oder mehrere Bälge zum Einsatz. Druckmaschinen sind eine typische Anwendung für solche Kupplungen. Eine entsprechend hohe Steifigkeit der Bälge sorgt dabei für die Übertragungsgenauigkeit.

Basis für die meisten kundenspezifischen Sonderlösungen ist der umfangreiche KBK-Kupplungsbaukasten. Er erlaubt die schnelle und vergleichsweise kostengünstige Realisierung der Spezialkupplungen durch Modifikation einzelner Komponenten oder Zusammenstellung bestehender Bauteile zu einer neuen Kupplung. Dazu zählt beispielsweise die Kombination zweier Naben zu einer starren Verbindung. Solch eine Verbindung benötigt wenig Bauraum und dient als steifes Übertragungselement zwischen Flansch und Hohlwelle. „Nach diesem Prinzip lassen sich fast alle Komponenten miteinander verbinden und für jede An- und Abtriebseite leistungsstarke Übertragungselemente kreieren“, bestätigt Karpstein.

Balgbruchsicherung inklusive

Kommt die Möglichkeit der Modifikation bestehender Komponenten nicht infrage, entwickeln die Ingenieure neue Lösungen. So zum Beispiel die Metallbalgkupplung mit Balgbruchsicherung für einen Kunden, der CNC-Bearbeitungszentren zur Herstellung hochpräziser Miniaturzahnräder baut. In der Z-Achse solcher Bearbeitungszentren werden in der Regel Klauenkupplungen verbaut, weil bei Metallbalgkupplungen im Fall eines Crashs der Balg reißen könnte und dann die Achse ungebremst nach unten fällt. Dem Hersteller der Hochpräzisions-CNC-Zentren waren jedoch Elastomerkupplungen aufgrund ihrer geringeren Torsionssteife zu ungenau. Er wünschte sich eine sichere Metallbalgkupplung. Bei der Kupplung mit Balgbruchsicherung sorgt ein Sicherungsmechanismus dafür, dass die Last auch im Falle eine Balgbruchs hält. KBK hat diesen Mechanismus auf Basis einer Klauenkupplung konstruiert und kombiniert so die Vorteile von Metallbalg- und Elastomerkupplung in einem System. Zusätzlich versahen die Konstrukteure die neue Kupplung mit einer speziellen Demontagehilfe. Sie versenkten über dem Schraubenkopf einen Stift, der beim Herausdrehen der Schraube gegen den Schraubenkopf drückt und damit die Klemmnabe aktiv öffnet.

Für den Einsatz in stark korrosiven Umgebungen versieht KBK die Kupplungen mit einem speziellen Korrosionsschutz.

Für den Einsatz in stark korrosiven Umgebungen versieht KBK die Kupplungen mit einem speziellen Korrosionsschutz.KBK

Für den Einsatz dieser Kupplungstypen in Umgebungen mit stark korrodierenden Atmosphären sind die Kupplungsnaben auf Wunsch mit einer besonderen Schutzschicht erhältlich – beispielsweise für Anwendungen, in denen die Kupplungen hohen Temperaturen ausgesetzt sind und der Edelstahlbalg ohne Schutz korrodieren würde.

Eine weitere Kupplung der besonderen Art entstand auf Basis einer Anfrage aus der Werkzeugmaschinenbranche nach einer direkten Überlastkupplung für ein Hohlwellengetriebe. Üblicherweise verbindet eine Kupplung zwei Wellen miteinander oder eine Welle mit einer Flansch. Für die Hohlwellenanbindung mussten sich die Konstrukteure daher etwas einfallen lassen. Sie versahen nur die eine Seite einer Überlastkupplung mit Zahnkranz mit einer Klemmnabe.

Durch die Kombination zweier Naben entsteht eine steifes Übertragungselement zwischen Flansch und Hohlwelle, das wenig Bauraum beansprucht.

Durch die Kombination zweier Naben entsteht eine steifes Übertragungselement zwischen Flansch und Hohlwelle, das wenig Bauraum beansprucht.KBK

Für die andere Seite entwickelten sie eine Sondernabe mit Klauenkontur für den Zahnkranz. Dieser passgenaue Wellenstumpf wurde in die Hohlwelle eingeführt und dort mit einer Schrumpfscheibe verklemmt. Bei dieser Sonderlösung musste KBK lediglich die Sondernabe neu konstruieren und fertigen. „Solche Kombinationen gehören inzwischen fast schon zum Tagesgeschäft. Aus ihnen entstehen häufig neue Standardprodukte“, erklärt Karpstein, der für die Hohlwellenanbindung auch diverse Standardkupplungsvarianten mit Spreiznabe anbietet.

Längenverstellbare Distanzkupplung

Mithilfe einer längenverstellbaren Distanzkupplung lässt sich die Spurbreite einer Förderbahn flexibel an die jeweiligen Gegebenheiten anpassen.

Mithilfe einer längenverstellbaren Distanzkupplung lässt sich die Spurbreite einer Förderbahn flexibel an die jeweiligen Gegebenheiten anpassen.KBK

Um die Spurbreite seiner Förderbahnen flexibel anpassen zu können, benötigte ein Hersteller von Fördertechnik längenverstellbare Distanzkupplungen. Gesucht war eine spielarme Lösung mit Wellenversatzausgleich und stoßdämpfenden Eigenschaften. KBK wählte dazu eine spielfreie Distanzkupplung mit beidseitigen Elastomerzahnkränzen und gestaltete die Kupplungsnaben gemäß den Anforderungen des Kunden um. Dazu wurde in das Rohr der Kupplung eine Aufnahme für eine Vielkeilwelle eingebracht. Die Vielkeilwelle wurde wiederum mit einer Klauenkupplung aus dem Baukasten verbunden. Somit erhielt der Kunde eine im laufenden Betrieb über Schrauben stufenlos verstellbare Distanzkupplung.

Erweisen sich kundenspezifische Kupplungslösungen als erfolgreich in der Praxis, nimmt KBK sie ins Standardportfolio auf. So zum Beispiel die gegenüber auf dem Markt verfügbaren Metallbalgkupplungen um 25 % kürzere und bis zu 60 % leichtere KB4HC. Dank ihrer halbschaligen Ausführung ist sie radial montierbar, ohne die Welle zu bewegen oder der Antrieb zu entfernen. Zudem entspricht die aus hochfestem Aluminium gefertigte Kupplung dem Leichtbautrend und fand damit schnell weitere Interessenten. Ursprünglich entstand sie allerdings, weil ein Kunde nur sehr wenig Bauraum zur Verfügung hatte, gleichzeitig jedoch Wellenversatz auszugleichen war, die Rückstellkräfte aber nicht steigen durften.