Jakob Servokupplung WDS

Durch die Nutzung unterschiedlichster Materialien ist es möglich, anwendungsabhängig Distanzen von bis zu sechs Metern zu überbrücken und gleichzeitig hohe Drehzahlen zu ermöglichen, während aufwendige Zwischenlager oder Lagerblöcke unnötig werden. - Bild: Jakob Antriebstechnik

| von Jakob Antriebstechnik

Die Verbindung von Antriebskomponenten mit großen Achsabständen stellt im Maschinenbau ein immer wiederkehrendes Problem dar und gerade in den Bereichen Palettier- und Verpackungsanlagen sowie Linearführungen kommen häufig sogenannte Distanzkupplungen als Verbindungswellen zum Einsatz. Der Trend zu höheren Drehzahlen, Drehmomenten und Antriebsleistungen war in diesen Anwendungen in der Vergangenheit mit den traditionell verwendeten Materialien an Grenzen gestoßen. Im Zeichen der Produktivität und Rentabilität müssen Schäden an Maschinen und damit verbundene Produktionsstillstände um jeden Preis verhindert werden. Hierfür hat Jakob Antriebstechnik die Reihe WDS als spielfreie Servokupplung konzipiert.

Die Nutzung unterschiedlichster Materialien für das Zwischenrohr erlaubt den Ingenieuren von Jakob, anwendungsabhängig Distanzen von bis zu sechs Metern zu überbrücken und gleichzeitig hohe Drehzahlen zu ermöglichen, während aufwendige Zwischenlager oder Lagerblöcke unnötig werden. Besonders wichtig ist die präzise Fertigung der Kupplungskomponenten. Optimale Rundlaufeigenschaften sind unverzichtbar, um ein ruhiges Laufverhalten zu sichern. Distanzkupplungen von Jakob decken Drehmomentbereiche von 10 bis 2900 Nm ab und sind für Wellenzapfen von 6 bis 100 mm ausführbar. Speziell die Ausführungen mit Zwischenrohren aus Kohlenfaserverbunden erlauben Drehzahlen von 11000 U/min und höher, je nach Größe des Achsabstandes und anderer Betriebsparameter.

Unterschiedliche Materialen bei niedrigen und hohen Temperaturen

Die Zwischenrohre, die die beiden Kupplungselemente verbinden, werden aus Materialien gefertigt, die eine Leichtbauweise erlauben: Aluminium, Edelstahl oder carbonfaserverstärkte Kunststoffe. Zusätzlich ermöglicht der Einsatz dieser Materialien die Verwendung der Kupplungen unter feuchten und korrosiven Umgebungsbedingungen, sie sind korrosionsbeständig. Die Synchronwellen der Reihe WDS sind unter regulären Bedingungen wartungs- und verschleißfrei. Der zulässige Betriebstemperaturbereich reicht je nach Baureihe von -40 Grad Celsius bis zu maximal +350 Grad Celsius. Bei Verwendung von CFK-Rohren ist der Einsatz aufgrund des verwendeten Materials auf 60 Grad Celsius begrenzt. Diese Temperatur sollte nach Möglichkeit nicht, bzw. nur kurz (bis 150 Grad Celsius) überschritten werden.

Eine spezielle kardanische Lagerung macht es möglich, dass das Gewicht des Zwischenrohres auf den Naben abgestützt wird, die Ausgleichselemente werden entlastet. Im Falle eines Crashs ist somit gewährleistet, dass sowohl Anlage als auch Bediener vor möglichen Schäden geschützt werden können. Die WDS-Reihe kann als Synchron-, Gelenk-, oder Verbindungswelle eingesetzt werden und bietet die gleichen Vorzüge wie klassische Metallbalgkupplungen: eine hohe Torsionssteife und geringe Rückstellkräfte beim Ausgleich von Versätzen. Fluchtungsfehler, insbesondere Parallelversätze können in erheblichem Maße ausgeglichen werden. Je nach Länge des Zwischenrohres lassen sich somit radiale Wellenversätze von über 100mm (>15mm/m) ausgleichen.

Ergonomie am Arbeitsplatz

Bei der Montage wurde besonderes Augenmerk auf die Ergonomie am Arbeitsplatz gelegt: durch die Halbschalenausführung der Naben muss das Gewicht während der Montage nicht gehalten werden. Die festen Nabenhälften können hierzu lassen sich normalerweise von einer einzelnen Person montieren. Eine Distanzkupplung mit einem CFK-Zwischenrohr ist dabei bis zu 80 Prozent leichter als eine vergleichbare Stahlversion. Bei Bedarf werden die Kupplungen auch mit anderen Anbindungen gefertigt, beispielsweise Konusspannringnaben, axial verschiebbare Klauennaben und Flanschverbindungen.

Jakob Antriebstechnik unterstützt potenzielle Kunden bei der Auswahl der optimalen Distanzkupplung. Dabei lassen sich maximale radiale Verlagerungen von der Zwischenrohrlänge direkt ableiten. Hierfür wurde eine spezielle Software für Jakob entwickelt, die anhand der gegebenen Parameter ein Datenblatt mit detaillierten Informationen erstellt. In diesem lassen sich elastische Verformung, biegekritische Drehzahl, Torsionssteife der gesamten Welle, Verdrehwinkel, Gewicht, Masseträgheitsmomente und Ausgleichsversatz schnell ablesen, die Entscheidung für eine der möglichen Varianten wird deutlich vereinfacht.

Elastomerkupplungen Ekhz für mittlere Betriebsdrehzahlen

Außer den Verbindungswellen der Reihen WD/WDS und WDZ bietet Jakob noch weitere Standardbaureihen und kundenspezifische Lösungen für die Überbrückung großer Achsabstände an: die auf Elastomerkupplungen der Reihe EKH basierende Reihe Ekhz. Der Einsatzbereich der Reihe Ekhz liegt hauptsächlich in Anwendungen mit mittleren Betriebsdrehzahlen. Sie deckt einen Drehmomentbereich von 20 bis 1600 Nm ab und erlaubt maximale Drehzahlen von 3500 U/min bei der minimalen Länge von 50 cm. Sie eignet sich für Wellendurchmesser von 10 bis 100 mm. Allgemein beträgt die erreichbare maximale Länge der Reihe Ekhz drei Meter. Die Reihe Ekhz erlaubt es, Schwingungen effizient abzubauen. Der Grad der Schwingungsdämpfung lässt sich durch die Shorehärte der Ausgleichselemente anpassen. Die verwendeten Kunststoffsterne bieten zwei Vorteile: auch ohne Halbschalenausführung lassen sich die Kupplungen, da steckbar, einfach montieren. Zudem wirkt der Kunststoff thermisch und elektrisch isolierend. Aufgrund der Eigenschaften des verwendeten Materials können diese Kupplungen nur bis 90 Grad Celsius eingesetzt werden, wobei sich das zulässige Übertragungsdrehmoment mit zunehmender Temperatur reduziert.

Jakob Antriebstechnik EKHZ
Für die Überbrückung großer Achsabstände bietet sich die auf Elastomerkupplungen der Reihe EKH basierende Reihe Ekhz an. - Bild: Jakob Antriebstechnik

Neu bei den Distanzkupplungen: Simple-Flex

Die nagelneue Baureihe Simple-Flex hingegen ist eine innovative Distanzkupplung, die bis sechs Meter Baulänge gefertigt werden kann und ohne zusätzliche Zwischenlagerung auskommt. Durch ein ausgeklügeltes Composite-Rohr mit einer mehrlagigen, winkelspezifischen Faserkonfiguration ist ein besonders einfaches Design möglich, das ohne die sonst nötigen Kupplungs-Ausgleichselemente an den beiden Rohrenden auskommt. Mit aufwendigen Simulationsberechnungen und Testreihen konnte ein Composite-Rohr entwickelt werden, das sowohl Biegeflexibilität als auch eine hohe Torsionssteifigkeit aufweist. Das sehr niedrige Gewicht und die damit einhergehenden niedrigen Massenträgheitsmomente können höchste Betriebsdrehzahlen und Drehmomente bei exzellenter Laufruhe gewährleisten, ohne den Ausgleich von Wellenversätzen zu vernachlässigen.

Jakob Distanzkupplung Simple Flex
Die Baureihe Simple-Flex ist eine Distanzkupplung, die mit bis zu sechs Metern Baulänge gefertigt werden kann. - Bild: Jakob Antriebstechnik

Simple-Flex ist wahlweise mit rotationssymetrischer Konus-Spannringklemmung oder mit montagefreundlicher Halbschalennabe erhältlich. Die drei verfügbaren Composite-Rohrgrößen decken Drehmomente bis 1000Nm ab.

Das Lieferprogramm von Jakob Antriebstechnik für den Bereich der Distanzkupplungen wird durch die Baureihe WD-VA komplett in Edelstahl und der Low-Cost-Baureihe WDE vervollständigt.

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