Kupplungen in Walzprofilierwerken

Walzprofilierwerke verarbeiten Flachstahlbleche zu Profilblechen weiter. Dazu werden die Bleche über Rollen geführt, die mit Getriebemotoren angetrieben werden. Für die Verbindung zwischen Antrieb und Rolle sorgen robuste Kupplungen von R+W.

Durch Walzprofilieren entstehen aus Bändern oder Blechen Profile. Viele Branchen greifen auf diese Profilbleche zurück, zum Beispiel der Fahrzeug- und Möbelbau, die Bauindustrie sowie der allgemeine Maschinenbau. Typische Produkte und Anwendungen sind beispielsweise Konstruktionsschienen, Leitplanken, Stahlregale oder Schubladenführungen.

Verglichen mit anderen Umformverfahren zeichnet sich das Walzprofilieren durch eine besonders hohe Flexibilität und Wirtschaftlichkeit aus. Aufgrund von Fertigungsgeschwindigkeiten von bis zu 200 Meter pro Minute, eignet sich dieses Verfahren besonders für die Großserienfertigung. Die Blechdicke bleibt in der Bearbeitung nahezu konstant, was das Verfahren vom klassischen Walzen unterscheidet. Gemeinsam haben beide Bearbeitungsweisen dagegen die prinzipielle Anordnung der Werkzeuge. Rotierende Rollenpaare formen das Blech in mehreren Arbeitsschritten sukzessiv um. Ähnlich wie bei einem konventionellen Walzwerk, wird auch hier das ebene Blech durch rotierende Werkzeuge gezogen und mithilfe von Profilwalzrollen – in entsprechend vielen Biegeprozessen – in die gewünschte Profilform gebracht.

Um eine gleichbleibende Produktionsqualität und eine immer wichtiger werdende Prozessstabilität sicherzustellen, ist eine hohe Betriebssicherheit und Wiederholgenauigkeit der eingesetzten Antriebskomponenten unerlässlich. Der Klingenberger Kupplungshersteller R+W verfügt über jahrelange Erfahrung mit Anwendungen aus der Stahlindustrie sowie über vielfältigste Kupplungsbaureihen, welche den dortigen hohen Anforderungen gerecht werden.

Walzgerüste geben Bauraum vor

Eine besondere Herausforderung kam von einem großen Profilwalzwerk aus Asien: Hier war eine Rollenformanlage für zwei Biegeprozesse projektiert. Um die Rollen auf den Montagegerüsten mit den in Serie geschalteten Getriebemotoren zu verbinden, wurden an jeder Rollenstation Präzisionskupplungen benötigt. Die möglichen Abmaße der Kupplungen orientierten sich an den Gegebenheiten im Walzgerüst: Sie durften nicht länger als 145 Millimeter bei einem Außendurchmesser von 200 Millimeter sein. Gleichzeitig sollten Sie jedoch bei aller Kompaktheit ein Nenndrehmoment von 2000 Newtonmeter übertragen und über ausreichende Sicherheitsreserven verfügen. So mussten die Kupplungen für ein maximales Beschleunigungsmoment von 3100 Newtonmeter und Spitzendrehmomente bis 5500 Newtonmeter ausgelegt sein.  

Die Ingenieure von R+W fanden eine Lösung für diese Anforderungen. Mit einer Sonderausführung auf der Basis der bewährten Metallbalgkupplung BK8/1500 ist es gelungen, eine Kupplungslösung bereitzustellen, welche die geforderten Kenndaten vereint. Dank eines hierfür speziell ausgelegten Edelstahlmetallbalgs konnte die Kupplung ihre Leistungsdichte praktisch verdreifachen. Mit einer Länge von 144 Millimeter und einem Außendurchmesser von 190 Millimeter ließ sich die Kupplung perfekt in die Applikation einbinden. Metallbalgkupplungen wie die Modellreihe BK8 sind spielfreie, torsionssteife Kupplungen, die für den direkten Anschluss an Getriebe entwickelt wurden. Die kompakte Serie wurde ursprünglich für die Anbindung an Robotergetriebe entwickelt. Sie ermöglicht die drehsteife, jedoch versatzausgleichende Verbindung zwischen An- und Abtrieb. Ihr Metallbalg gleicht lateralen, axialen und angularen Wellenversatz bei geringen Rückstellkräften aus. Für den Anschluss an das Getriebe verfügen sie über einen passenden Zwischenflansch. Die Baureihe arbeitet verschleißfrei und lebensdauerfest und sorgt auch bei hohen Drehzahlen für eine sichere Drehmomentübertragung.

Viele Kupplungsarten im Einsatz

Je nach Anforderungsfall kommen in der Stahlverarbeitung sehr viele und ganz unterschiedliche Kupplungsvarianten zum Einsatz. Unter anderen Voraussetzungen war für die Fachleute von R+W zum Beispiel eine Sonderausführung der Industrie-Sicherheitskupplung ST1 die richtige Wahl. Gefragt waren kompakte und torsionssteife Sicherheitskupplungen, die bei Überlast das Drehmoment sicher bei 1500 Newtonmeter begrenzen und darüber hinaus laterale, axiale und angulare Wellenversätze ausgleichen können. Die in einem Walzgerüst eingesetzten Kupplungen sollten für den Anschluss an die Getriebewelle mit einer montagefreundlichen Klemmnabe ausgeführt sein. Zudem sollten die Sicherheitskupplungen einen gewissen Einstellbereich bieten, um im Bedarfsfall das voreingestellte Drehmoment an die Gegebenheiten anpassen zu können.

Die modular konstruierte Modellreihe ST1 in Serie 5 brachte für diese Anforderungen die besten Voraussetzungen mit. Diese sind standardmäßig zwar für indirekte Antriebe konstruiert, sie können jedoch leicht mit weiteren versatzausgleichenden Kupplungskomponenten kombiniert werden. Dank des intelligenten Baukastensystems konnte daher im konkreten Anwendungsfall eine torsionssteife Metallbalgkupplung mit Klemmnabe angeflanscht werden. Somit wurde der direkte Anschluss an die Getriebe möglich und der geforderte Wellenversatzausgleich konnte aufgrund des Metallbalgs sichergestellt werden. Die Serie 5 ist unter anderem mit einem Einstellbereich von 1200–4000 Newtonmeter erhältlich, was das geforderte Ausrückmoment/Abschaltmoment von 1500 Newtonmeter problemlos ermöglichte. Mit dieser Anpassung war auch hier eine ideale Lösung gefunden.

ST-Kupplungen sind bei industriellen Anwendungen ohnehin sehr gefragt, denn ihre Sicherheitsfunktion bietet den Anwendern entscheidende Vorteile: Die robusten Drehmomentbegrenzer schützen im Falle einer Kollision den Antriebsstrang vor teuren Schäden und minimieren zudem etwaige Stillstandszeiten. Wie alle Sicherheitskupplungen von R+W arbeiten die Modelle der ST-Baureihe als federbelastete Formschlusskupplungen. Die jeweils übertragbaren Drehmomente werden dabei maßgeblich durch die Anzahl und den Lochkreisdurchmesser der Schaltsegmente bestimmt. Im Falle einer Überlast bewegen sich die Kugeln, welche innerhalb der Schaltsegmente vorgespannt sind, axial aus den Kalotten und bewirken innerhalb von Millisekunden eine dauernde Lasttrennung der An- und Abtriebsseite. Die Wiedereinrastung erfolgt einfach durch axialen Druck auf die Schaltstößel. Das voreingestellte Ausrückmoment kann bei Bedarf nachträglich und mit wenigen Handgriffen angepasst werden.

R+W Sicherheitskupplungen der Modellreihe ST sind – je nach Anforderung – in verschiedenen Ausführungen erhältlich. Je nach Modell und Serie können die Kupplungen beispielsweise mit Passfeder-, Flansch- oder Konusklemmverbindung als torsionssteife oder schwingungsdämpfe Welle-Welle-Verbindung für direkte Antriebe sowie für indirekte Antriebe standardmäßig bis 250.000 Newtonmeter bezogen werden. Sonderanfertigungen sowie Ausführungen für noch höhere Drehmomentbereiche sind zudem auf Anfrage möglich.

Die beiden Beispiele aus der Stahlverarbeitung zeigen, wie viele unterschiedliche Einflussfaktoren bei der Kupplungswahl bzw. bei deren Entwicklung beachtet werden müssen. Um den Anwendern mit Blick auf Funktion, Prozesssicherheit und Kosteneffizienz jeweils die richtige Kupplungslösung bereit zu stellen, spielt Branchen- und Applikations-Know-how neben Flexibilität und Technologiekompetenz im Bereich Kupplungen eine entscheidende Rolle. Die R+W Antriebselemente GmbH steht im engen Dialog mit Konstrukteuren und Ingenieuren aus den verschiedensten Branchen und Industrien. Infolgedessen umfasst die große Produktpalette des Herstellers und Entwicklers von Präzisions- und Industriekupplungen daher viele weitere Kupplungsmodelle, wie beispielsweise flexible Zahnkupplungen, torsionssteife Lamellenkupplungen oder schwingungsdämpfende Elastomerkupplungen, welche je nach Bedarf für die unterschiedlichsten Applikationen und Anwendungen geeignet sind.