Präzisionsgelenkwellen: Gelenkwelle mit Sicherheitskupplung
Zwischenwelle / Gelenkwelle überbrückt große Achsabstände und schützt bei einem Crash durch integrierte Überlastkupplung vor Maschinenschäden
Zwischenwellen zur Überbrückung größerer Achsabstände in Form verschiedener Kupplungssysteme sind bereits seit längerer Zeit bekannt. Der Anwender muß jedoch durch den Einsatz dieser Elemente, Spiel und Verschleiß tolerieren. Zum Verbinden größerer Wellendistanzen sind häufig teure Zwischenlagerungen notwendig. Darüber hinaus sind diese Wellen nicht in der Lage axiale Wellenverlagerungen zu kompensieren. Im folgenden Text wird eine Gelenkwelle beschrieben, die diese Nachteile ausschließt und bestens für Synchronisations- und Positionieraufgaben geeignet ist. Ebenfalls wird die Miniatur-Sicherheitskupplung vorgestellt, die es jetzt noch kleiner gibt.
Wichtige Eigenschaften von Gelenkwellen
Das
Hauptmerkmal der spiel- und wartungsfreien
Gelenkwelle (Bild 1) liegt in der Überbrückung großer
Achsabstände bis 6
mtr. ohne Zwischenlagerung. Dies wird durch
eine spezielle kardanische Lagerung im Innern der Kupplungskörper
erreicht. Diese Lagerung verhindert außerdem, daß sich
im Crashfalle das Zwischenrohr lösen kann und so umstehende Personen
verletzt werden.
Der Metallbalg als wichtiges Konstruktionselement der Zwischenachse kompensiert axiale, laterale und angulare Wellenverlagerungen.
Die Zwischenwellen zeichnen sich durch ein extrem niedriges Trägheitsmoment aus.
Durch den modularen Aufbau kann das Zwischenrohr durch Lösen von Schrauben einfach herausgenommen werden. Dies erweist sich vor allem bei längeren Achsabständen für die Montage als sehr vorteilhaft.
Die bereits bewährte Klemmnabenverbindung ermöglicht ein einfaches Klemmen auf der Welle über eine seitliche Schraube. Durch die Klemmnabenverbindung wird ein Leistungsbereich von 10 - 800 Nm abgedeckt. Für Nenndrehmomente von 1500 bis 4.000 Nm werden Konusspannsätze angeboten. Es wird eine Wellendurchmesserbereich von 5 - 100 mm abgedeckt.
Optional kann jede von R + W angebotene Gelenkwelle mit integrierter Sicherheitskupplung angeboten werden.
Anwendungsbeispiele für Gelenkwellen und Zwischenwellen:
Bild 2 + 3 zeigen die Anwendung an einem Palettierroboter bei dem
eine Länge von 4.737 mm, mit einer Drehzahl von 700 U/min ohne
Zwischenlagerung, überbrückt wurde. Es wurde hier eine verschleißbehaftete
Zahnkupplung für die auch eine Zwischenlagerung notwendig war,
ersetzt.
Über diese Länge ist die Kupplung in der Lage einen Lateralversatz von120 mm auszugleichen. Weitere Anwendungsmöglichkeiten sind in der Synchronisation von Linearführungen oder Hubspindelgetrieben zu sehen. Im Druckmaschinenbereich werden sie als Königswelle zwischen Spiralkegelgetrieben eingesetzt.
Spezielles Berechnungsprogramm für die richtige Gelenkwelle:
Für die Auslegung wurde ein spezielles Berechnungsprogramm entwickelt, mit dem für jeden Anwendungsfall die passende Gelenkwelle simuliert werden kann.
Einige Beispiele sollen dies verdeutlichen.
Durch die mögliche Variation der Torsionsteife des Metallbalges, oder die Veränderung des Innen- oder Außendurchmessers des Rohres kann die gesamte Steifigkeit der Synchronwelle positiv beeinflußt werden.
Weiterhin besteht durch die Veränderung der Geradheit des Rohres die Möglichkeit, die Verdreh- und biegekritische Drehzahl zu erhöhen oder zu reduzieren.
Es kann für jeden Anwendungsfall individuell entschieden werden, ob ein leichtes Rohr in glasfaser-verstärktem Kunststoff, Aluminium oder Stahl verwendet werden soll. Dadurch ist eine deutliche Reduzierung der Massenträgheitsmomente erreichbar.
Für die Fertigung werden nur Präzisionsrohre verwendet, mit denen hohe Drehzahlen realisiert werden können.
Das Programm macht eine Aussage über elastische Verformung, Drehzahl, Torsionsteifigkeit der kompletten Welle, Verdrehwinkel, Gewicht, Massenträgheitsmomente und mögl. Lateralversatz der Gelenkwelle.
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