Kompakte und effiziente Sicherheitskupplung für Luftfahrtgeräte
Leichter, kompakter, effizienter: Diese Trends haben in den letzten Jahren die Luft- und Raumfahrt revolutioniert. Intelligenter Leichtbau mit Hightech-Werkstoffen und neuesten Fertigungstechniken lautet die Devise bei Neukonstruktionen und Weiterentwicklungen. In diesem Rahmen arbeitet R+W an neuen Hightech-Komponenten für die Luftfahrt. Mit seiner kompakten und leistungsstarken Sicherheitskupplung bietet R+W jetzt hohe Präzision auf kleinstem Bauraum.
Ein führender Hersteller von Flugzeugen und Luftfahrtgeräten suchte nach einer Sicherheitskupplung für eine intelligente Hebevorrichtung in mobilen Kabinen für Transport und Servicearbeiten. Die Zielvorgabe: Reduzierung der Massenträgheitsmomente bei kompakter Bauweise. Dabei sollte das Ausrückmoment je nach Luftfahrzeugtyp zwischen 40 und 135 Nm mit einer max. Gesamtlänge von 30 mm und einem maximalen Gesamtgewicht von 200 g in einem Scherenhubtisch auf engstem Raum integriert werden. Hier entschied sich das Unternehmen für die neuartige Sicherheitskupplung in Leichtbauweise des Kupplungsspezialisten R+W Antriebselemente. Die Sicherheitskupplung SLP Serie 30 wurde dabei den weiteren Kundenanforderungen angepasst: mit Überlastschutz in abgedichteter Ausführung, geschützt vor flüssigen Medien und Schmutz, einsetzbar bei jeder Witterung.
Kompakte Kupplungsbaureihe TORQLIGHT
Die TORQLIGHT Modellreihe SL, die von R+W in Zusammenarbeit mit Universitäten entwickelt wurde, ist für diese Anwendungen prädestiniert. Sie verbindet hochtechnologische Materialen mit einzigartigen Beschichtungen in einem leichten, kompakten und leistungsstarken Design. Die mechanische Baureihe arbeitet über das bewährte federvorgespannte Kugelrastprinzip absolut spielfrei und sorgt damit für noch mehr Sicherheit. Die SL Serie besteht aus Hightech-Materialien mit einer einzigartigen Beschichtung, die im Vergleich zur Standardbaureihe eine Gewichtsreduzierung von bis zu 60 % erzielt. So hat zum Beispiel die Serie 30 des Modells SLP bei einer Drehmomentbegrenzung von bis zu 135 Nm, nur noch ein Eigengewicht von 200 g und ein Massenträgheitsmoment von 0,1 * 10-3 kgm². Dank der speziellen Verzahnung von Grundkörper und Anbauflansch reagiert die Sicherheitskupplung im Millisekundenbereich, mit einer Wiederholgenauigkeit von +/- 5 %. Das Verhältnis von Drehmomentleistung zu Abmessungen und Gewicht macht die TORQLIGHT Sicherheitskupplungen einzigartig auf dem weltweiten Markt.
Baukastenprinzip für noch mehr Präzision
Neben der besonderen Materialwahl erzielte der Kupplungsspezialist die Gewichtsreduzierung durch eine intelligente Komprimierung der einzelnen Bauteile – ohne die Lebensdauerfestigkeit oder Genauigkeit zu beeinflussen. Dabei führen die individuell für R+W entwickelten Tellerfedern, in Kombination mit einer Weiterentwicklung des Kugelrastprinzips, zu einer Drehmomenterhöhung von bis zu 40 %. Durch das R+W Funktionsprinzip der federvorgespannten Sicherheitskupplungen wird die erforderliche Spielfreiheit und eine hohe Drehfedersteife über die gesamte Lebensdauer der Kupplung erreicht. Sperrkörper (Kugeln) werden paarweise in ihren konischen Ansenkungen gegeneinander verspannt. Die eigens entwickelten Tellerfedern mit speziellen Kennlinien ermöglichen eine genaue Drehmomentbegrenzung und sehr kurze Schaltzeiten. Erst nach Überschreiten des eingestellten Ausrückmomentes kommt Bewegung in die Kupplung. Hierbei verlassen die Kugeln ihre Ruheposition und der Drehmomentfluss wird unterbrochen, die Restreibung verringert sich gegen Null. Das Aufwippen der Kugel in ihren Kalotten im Grenzbereich des eingestellten Ausrückmomentes ist nicht möglich, ein Kupplungsverschleiß wird somit vermieden. Die Verringerung der Federkraft beim Schaltvorgang und der leichte Schaltring reduzieren die Verschleißkräfte dabei auf ein Minimum. Eine Veränderung des eingestellten Drehmomentes durch Umwelteinflüsse, wie sie beim Einsatz von Reibungskupplungen auftritt, gibt es bei diesem System nicht.
Sicherheit in vier Ausführungen
Aktuell bietet R+W standardmäßig fünf Modelle der TORQLIGHT Leichtbauserie an: Je nach Anbausituation mit Klemmring- oder Passfederverbindung für indirekte Antriebe, zum Beispiel zur Anbindung an Zahnriemen, -räder oder -ketten. Zwei weitere Modelle sind für direkte Antriebe vorgesehen. Diese sind mit Klemmnabe ausgestattet und gleichen Wellenversätze aus. Kunden können hier zwischen einer Ausführung mit torsionssteifen Metallbalganbau oder mit schwingungsdämpfendem Elastomerkranz wählen. Die verschiedenen Baureihen sind derzeit in winkelsynchronem oder durchrastendem Funktionsprinzip erhältlich.
Die winkelsynchrone Variante rastet, aufgrund speziell angeordneter Bohrungen im Grundkörper, nach genau 360° wieder ein. Dabei ist die Anzahl der im Grundkörper befindlichen Kugeln und Kalotten so ausgelegt, dass die Kupplung nach Wiedereinrasten verschleißfrei und sicher weiterarbeitet. Dadurch ist der Antriebsstrang absolut synchron. Die durchrastende Ausführung funktioniert nach dem gleichen Prinzip. Allerdings werden hier die Kalotten im symmetrischen Winkelabstand über den gesamten Grundkörper platziert, wodurch die Wiedereinrastung nach 30°, 45°, 60°, 90° oder 120° erfolgt. Je nach Bedarf und Kundenwunsch können werkseitig andere Einrastwinkel eingerichtet werden. Jedes Modell ist in vier Baugrößen erhältlich: 30, 60, 150 und 300. Beginnend bei 5 Nm können hier Drehmomente bis weit über 700 Nm sicher begrenzt werden.
Individuelles anpassen leicht gemacht
Anwender können ihre Sicherheitskupplung auch individuell auf ihre Bedürfnisse anpassen. Durch die modulare Bauweise der SL-Reihe sind vielfältige Kombinationen möglich. Die Sicherheitskupplungen mit gewünschtem Ausrastmoment fertigt R + W in seinem Werk in Klingenberg. Dank der neuen Baugeometrie kann der Ausrückmoment aber auch im eingebauten Zustand leicht verändert werden – dabei hilft der Drehmomentbereich, der entsprechend auf der Einstellmutter gekennzeichnet ist. Gleichzeitig bleibt die Sicherheitsfunktion der Kupplung bestehen.
Um die Sicherheitskupplung auch in sehr staubigen Umgebungen bzw. vor flüssigen Medien oder aggressiven Reinigungsmitteln zu schützen, hat R + W eine Abdichtung der Komponente erreicht. Gleichzeitig kann kein Schmierfett aus der Kupplung austreten. Dies wird durch die komplette Integration aller Bauteile in einem Gehäuse und einer besonderen Dichtung erreicht: Der speziell entwickelte O-Ring wird in den Grundkörper der Kupplung eingebracht und durch einen verlängerten Schaltring komplett abgedeckt. Durch diese Lösung wird die abgedichtete Sicherheitskupplung vor allen äußeren Einflüssen geschützt und kann sogar in der Reinraumtechnik zum Einsatz kommen.“
TORQLIGHT setzt neue Maßstäbe
Mit der Entwicklung der neuen Sicherheitskupplungen in Leichtbauweise setzt R+W neue Maßstäbe in der Antriebstechnik. Das modulare Nutzlastkonzept mit flexiblem Aufbau erlaubt es Kunden aus der Luft- und Raumfahrt ihre individuellen Anwendungsbedürfnisse mit maximaler Sicherheit zu kombinieren. Die leichte, kompakte und leistungsstarke TORQLIGHT SL-Modellreihe schlägt ein neues Kapitel im Bereich der Sicherheitskupplungen auf und ermöglicht den Einsatz in neuen Anwendungsgebieten.