Perfekter Schutz für Servoachsen

Sicherheitskupplungen sorgen für gleichbleibende
Qualität und hohe Produktivität

(industrietreff) - In dynamischen Servoachsen beispielsweise von Werkzeugmaschinen sind mechanische Sicherheitskupplungen bei Kollisionen unverzichtbare Schutzelemente, auch wenn die Steuerung mit Überwachungsfunktionen ausgestattet ist. Die äußerst kompakten und leistungsdichten Sicherheitskupplungen der Baureihe EAS®-smartic® sind optimal an die Anforderungen solcher Achsen angepasst.

Keine Maschine ist vor Kollisionen sicher. Sie treten selbst bei Maschinen mit den intelligentesten Steuerungs- und Überwachungssystemen auf. Das Resultat für den Nutzer sind hohe Kosten für Reparaturen und Ersatzteile, Stillstandszeiten und ein beschädigtes Image aufgrund verspäteter Lieferung. Oft wird dabei übersehen, dass das auch Konsequenzen für den Maschinenhersteller hat. Kollisionen können versteckte Schäden verursachen, die zum Verlust von Genauigkeit führen. Solche Qualitätsprobleme mit einer Maschine und Stillstandszeiten beeinflussen die Produktivitätsstatistiken negativ. Beides wirft ein schlechtes Bild auf den Maschinenhersteller und beeinflusst spätere Kaufentscheidungen. Einige Hersteller von Servosteuerungen sind nach wie vor der Meinung, dass mechanische Sicherheitskupplungen nicht länger notwendig sind. Die Kollisionsüberwachung in der Maschinensteuerung soll die Schutzfunktion übernehmen. Kollisionsüberwachungssysteme erkennen einen Drehmomentanstieg und aktivieren Gegenmaßnahmen. Das funktioniert aber nur unter ganz bestimmten Voraussetzungen und kann nur in seltenen Fällen effektiven Schutz bieten, beispielsweise in Anwendungen mit niedriger Dynamik und weicher Kollision. Die technische Entwicklung bei Werkzeugmaschinen ging aber schon immer in die entgegengesetzte Richtung. Der Trend zu immer mehr Komplexität, höherer Produktivität und gesteigerter Genauigkeit setzt sich fort. Bei Kollisionen sind zuverlässige mechanische Sicherheitskupplungen zum Schutz vor teuren Überlastschäden nicht ersetzbar. Sie erhalten die Qualität von Werkzeugmaschinen und steigern ihre Produktivität.

Maschinen werden nicht mehr dafür ausgelegt ein und dasselbe Teil lebenslänglich herzustellen. Die gesteigerte Komplexität mit mehreren, sich simultan bewegenden Achsen vervielfacht das Kollisionsrisiko. Die erhöhte Produktivität verlangt nach schnelleren Achsenbewegungen und stärkeren Motoren, welche höhere Trägheit besitzen. Höhere Drehzahlen und größere Massenträgheitsmomente sorgen dafür, dass die kinetische Energie stetig ansteigt. Der Anspruch an höhere Genauigkeit verlangt nach steiferen Ausführungen von Rahmen und Antriebsachsen. In modernen Werkzeugmaschinen steigt das Drehmoment bei einer Kollision so schnell an, dass elektronische Überwachungssysteme nicht mehr effektiv und rechtzeitig reagieren könnten. Mechanische Sicherheitskupplungen dagegen trennen den Antriebsstrang meistens schon innerhalb weniger Millisekunden, sobald das voreingestellte Drehmoment erreicht ist und koppeln so einen Großteil der zerstörerischen kinetischen Energie ab. Mechanische Sicherheitskupplungen von mayr® Antriebstechnik werden seit jeher in Servoantrieben von Werkzeugmaschinen eingesetzt und haben sich dort zigtausend fach bewährt. Trotzdem verzichten die Maschinenhersteller bei vielen Servoachsen immer noch auf solche Schutzeinrichtungen. Sie haben nach wie vor hauptsächlich Bedenken wegen der zusätzlichen Massenträgheitsmomente, des Verlusts an Drehsteifigkeit und schließlich wegen der höheren Kosten. Die neueste Generation der mayr®- Sicherheitskupplungen mit dem Markennamen EAS®-smartic® hat sich dem gestellt. Sie wurde speziell für die Anforderungen in Werkzeugmaschinenachsen angepasst. Über 20 Jahre Erfahrung in Konstruktion und Herstellung von komplett spielfreien formschlüssigen Sicherheitskupplungen sind in die Entwicklung dieser äußerst kompakten und leistungsdichten EAS®-smartic® eingeflossen. Der Außendurchmesser bewegt sich auf dem Niveau einer Standardwellenkupplung, die Gesamtlänge beträgt nur ca. 10 bis 15 mm mehr. Daraus resultiert ein sehr niedriges Massenträgheitsmoment, das kleiner ist als beispielsweise bei einer Stahlservokupplung. Gehärtete Komponenten mit dem
bewährtem Kugel-Senkungs-Prinzip und spezielle Tellerfedern sorgen für extrem hohe Drehsteifigkeit. Alle Bauteile sind so dimensioniert, dass trotz der hohen Leistungsdichte keine Abstriche an Zuverlässigkeit und Lebensdauer gemacht werden mussten. Ein weiteres Novum ist auch der Komfort bei der Drehmomenteinstellung. Ist keine bestimmter Wert vorgeschrieben, wird die Kupplung werksseitig auf etwa 75 Prozent des Maximalmomentes eingestellt und ausgeliefert. Eine Referenzmarke und Drehmomentangaben auf der Kupplung zeigen den eingestellten Wert direkt an. So kann mit wenigen Handgriffen das Drehmoment auf eine andere gewünschte Höhe verändert werden. Bedienkomfort und Kosteneinsparung standen auch bei der Wahl der Montageart im Mittelpunkt. Die Befestigung auf der Welle erfolgt durch Anziehen einer einzigen Schraube. Die Klemmnabe der EAS®-smartic® ist so dimensioniert, dass sie auch das maximale Drehmoment der Kupplung sicher und zuverlässig überträgt. Bei störungsfreiem Betrieb überträgt die EAS®-smartic® das Drehmoment von der Antriebswelle auf ein Antriebselement (Kettenrad, Zahnriemenscheibe) oder - in Kombination mit einer elastischen Kupplung - auf eine Abtriebswelle. Die Drehmomentübertragung erfolgt spielfrei über die gesamte Lebensdauer der Kupplung. Bei Überschreiten des eingestellten Drehmomentes rastet die Kupplung aus. Das Drehmoment fällt sofort ab. Ein angebauter Endschalter nimmt die Ausrastbewegung auf und schaltet den Antrieb ab. Nach Beseitigung der Störung rastet die Kupplung selbstständig wieder ein und ist sofort wieder betriebsbereit.

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Datum: 05.02.2008 - 13:56 Uhr
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