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Sensorintegrierte Kupplungen von R+W – Daten als Schlüssel zur Effizienzsteigerung

In der Entwicklung neuer Maschinen und Anlagen sind präzise Daten der Schlüssel zu fundierten Entscheidungen. Ob bei der Dimensionierung von Antriebskomponenten, der Validierung von Simulationen oder der Optimierung bestehender Systeme – eine detaillierte Erfassung von physikalischen Betriebsparametern ist essenziell. Besonders in Prüfständen, wo realitätsnahe Belastungstests durchgeführt werden, liefert die Messtechnik wertvolle Erkenntnisse. Eine oft unterschätzte, aber äußerst aufschlussreiche potenzielle Datenquelle ist dabei die Kupplung. Sie sitzt direkt im Kraftfluss und ermöglicht hochpräzise Messungen genau dort, wo die entscheidenden Belastungen wirken.

Kupplungen sind essenzielle Bestandteile des Antriebsstrangs. Mit integrierter Messtechnik sorgen Sie nicht nur für Versatzkompensation und übertragen Drehmomente, sondern erfassen auch wichtige Betriebsparameter. Ihre direkte Integration in das digitale Monitoring eröffnet völlig neue Möglichkeiten für die Industrie. Statt auf schwer integrierbare Messsysteme angewiesen zu sein, lassen sich Messdaten nun direkt an verschiedensten Positionen im Antriebsstrang erfassen. Drehmomente, Drehzahl und Temperatur werden nahezu in Echtzeit überwacht, was eine präzisere Steuerung von Maschinen und Anlagen ermöglicht. Besonders im Kontext von Predictive Maintenance(vorausschauende Instandhaltung) oder optimaler Anlagendimensionierung sind reale Belastungsdaten unerlässlich. Sensorintegrierte Kupplungen messen direkt im Kraftfluss und liefern präzise Werte. So lassen sich Überdimensionierungen vermeiden, Schwachstellen frühzeitig erkennen und Wartungsmaßnahmen gezielt nach Bedarf statt nach starren Intervallen planen.

Die Herausforderung: Sensorintegration in den Antriebsstrang

Die Messung physikalischer Größen im Antriebsstrang bringt zahlreiche Herausforderungen mit sich. Externe Sensoren benötigen zusätzliche Bauteile, Verkabelungen und teils strukturelle Anpassungen, was Platzprobleme und hohe Kosten verursacht. Zudem erfordert ihre Installation und Parametrierung oft spezialisiertes Fachpersonal, was die Inbetriebnahme weiter verkompliziert. Hinzu kommt das Risiko verfälschter Messwerte durch äußere Einflüsse wie Vibrationen oder Temperaturschwankungen.

Mit der Entwicklung der sensorintegrierten Kupplung hat R+W genau diese Problematik adressiert und eine innovative Lösung geschaffen, die mechanische Funktionalität mit digitaler Sensorik kombiniert. Die Idee für dieses innovative Konzept entstand bereits 2019 mit dem Ziel, eine Kupplung zu entwickeln, die nicht nur Drehmomente überträgt und Wellenversätze ausgleicht, sondern zugleich als Messinstrument fungiert. Mit Blick auf Industrie 4.0, Smart Factories und die nachhaltige Nutzung von Ressourcen wurde ein Produkt geschaffen, das Maschinenbetreibern einen echten Mehrwert bietet.

Die Lösung: Sensorik direkt in der Kupplung

Der technologische Durchbruch gelang durch die Integration eines speziellen Deformationskörpers, der mittels eines patentierten Press-Fit-Verfahrens in ein hohlzylindrisches Bauteil eingesetzt wird. Diese Konstruktion ermöglicht es, mechanische Verformungen hochpräzise zu erfassen und in Messwerte umzuwandeln.

Herzstück der Kupplung ist ein hochsensibles System aus Dehnungsmessstreifen, einem Messverstärker und einer Bluetooth-Antenne, die eine drahtlose Datenübertragung nahezu in Echtzeit ermöglicht. Die gesamte Elektronik ist kompakt in der Kupplung untergebracht und wird über eine wiederaufladbare Batterie oder via Induktion mit Energie versorgt. Dadurch entfällt die Notwendigkeit externer Kabel oder aufwendiger Modifikationen am Antriebsstrang.

Diese Integration stellt sicher, dass sich die Kupplung nahtlos in bestehende Antriebsstränge einfügt, ohne zusätzlichen Platz zu beanspruchen oder die mechanische Funktionalität zu beeinträchtigen. Die Sensorik erfasst kontinuierlich Messdaten und überträgt diese an übergeordnete Steuerungssysteme. So lassen sich etwa plötzliche Lastspitzen oder beginnende Verschleißerscheinungen frühzeitig erkennen.

Breites Einsatzspektrum für verschiedene Industrien

Die sensorintegrierte Kupplung ist ein wertvolles Testinstrument in Forschung und Entwicklung, um Antriebskonzepte zu validieren und Maschinenkomponenten präziser zu dimensionieren. Sie verhindert unnötige Sicherheitsreserven und ermöglicht eine kontinuierliche Überwachung des Betriebszustands. Unternehmen profitieren von höherer Maschinenverfügbarkeit, da Wartungen bedarfsgerecht statt nach starren Intervallen erfolgen. Dies senkt das Ausfallrisiko und steigert die Prozesseffizienz. Zudem liefern die erfassten Daten wertvolle Hinweise auf mögliche Fehler in anderen Komponenten. Frühzeitige Analysen ermöglichen gezielte Gegenmaßnahmen, bevor größere Schäden entstehen.

Die Zukunft: Standardisierte und modulare Lösungen

Mit der neuen iPK-Modellreihe hat R+W die Technologie nun noch weiterentwickelt und eine standardisierte Lösung geschaffen, die sich durch hohe Flexibilität, eine kompakte Bauweise und modulare Einsatzmöglichkeiten auszeichnet. Dank eines Mix-&-Match-Designs unter Nutzung eines neu entwickelten Flansches kann die sensorintegrierte Kupplung in unterschiedlichsten Anwendungen wiederverwendet und problemlos an spezifische Anforderungen angepasst werden.

Für eine Kompatibilität mit dem „R+W Baukasten“ ist die Modellreihe für Kombinationen mit Balg-, Elastomer-, Lamellen-, und Sicherheitskupplungen entwickelt worden. Durch die modulare Bauweise können Komponenten einfach ausgetauscht oder ergänzt werden. Zudem ermöglicht die Schraubverbindung eine schnelle Montage und Demontage, was besonders bei Wartungsarbeiten oder Anlagenumrüstungen von Vorteil ist.

Dank dieser Vorteile bieten sensorintegrierte Kupplungen nicht nur eine technologische Innovation, sondern auch einen wirtschaftlichen Vorteil für Unternehmen. Sie ermöglichen eine höhere Betriebssicherheit, reduzieren Kosten und tragen zu einer nachhaltigeren Industrieproduktion bei.

Fazit: Kupplungen als Datensammler der Zukunft

Mit der sensorintegrierten Kupplung hat R+W einen bedeutenden Schritt in Richtung smarter Antriebstechnik gemacht. Die Verbindung von mechanischer Funktionalität mit datenerfassender Sensorik macht diese Technologie zu einem Gamechanger für die Digitalisierung im Maschinenbau. Unternehmen, die ihre Prozesse optimieren und in Richtung Industrie 4.0 ausbauen möchten, erhalten mit dieser Kupplung eine innovative und praxisnahe Lösung. 

Bilder:

Bild 1: Das Baukastenprinzip mit sensorintegriertem Zwischenflansch erlaubt den Anbau von verschiedenen Varianten (hier Lamellenkupplung mit Halbschale sowie Sicherheitskupplung)

Bild 2: Datenerhebung und Versatzkompensation in einem Produkt