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antriebstechnik 12/2022

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antriebstechnik 12/2022

SPECIAL: ANTRIEBSTECHNIK

SPECIAL: ANTRIEBSTECHNIK FÜR PRÜFSTÄNDE Nadine Distl-Paulus, Marketing, R+W Antriebselemente GmbH, Wörth am Main KUPPLUNGSPRÜFSTAND FÜR DIE QS VERBINDUNGEN UND IHRE ANFORDERUNGEN Ein Prüfstand unterstützt in vielen herstellenden Unternehmen die Verifizierung von Eigenschaften technischer Produkte. So auch in der Qualitätssicherung bei einem Kupplungshersteller. Denn auch diese Produkte muss man reproduzierbar prüfen. Die Anforderungen an den hauseigenen Prüfstand in der Qualitätssicherung (QS) beim Kupplungshersteller R+W sind hoch. Sichert er doch den hauseigenen Qualitätsanspruch und ermöglicht, dass die hochwertigen Kupplungen im Einsatz einwandfrei funktionieren. Der Prüfstand dient als End-of-line-Prüfung der Kupplungen. Hierbei untersucht die QS zum Beispiel die Haltbarkeit von Klebungen der Metallbalgkupplungen. Weiterhin kommt der Prüfstand auch zum Einsatz, wenn ein Service von Kupplungen stattfindet. Übrigens verwendet R+W in allen Prüfständen Sicherheitskupplungen vom Typ SK2, um die verbaute Messtechnik zu schützen. Zu den Aufgaben der Mitarbeiter in der Qualitätssicherung zählen neben der Wareneingangs- und Warenausgangskontrolle auch die Optimierung der bestehenden Prüfgeräte. So kam es, dass bei einer Kontrolle des Prüfstandes den zuständigen Mitarbeitern die Idee kam, die eigene, neue intelligente Kupplung mit integrierter Sensorik in den Prüfstand zu verbauen. FUNKTIONSWEISE DER SICHERHEITSKUPPLUNGEN Bei den Präzisionssicherheitskupplungen (SK) testen die Ingenieure gemäß den Anforderungen vom Kunden, ob die Kupplung ausrastet, denn die SK arbeiten nach dem federvorgespannten Kugel-Rast-Prinzip. Die SKs lassen sich mechanisch so einstellen, dass sie bei definierten Lastwerten die Verbindung innerhalb weniger Millisekunden lösen. Im Vergleich dazu weisen elektronische Sicherheitskomponenten oft eine vielfach längere Reaktionszeit auf, natürlich vorausgesetzt, es bestand eine elektrische Versorgung zum Notfallzeitpunkt. Das federvorgespannte Kugel-Rast-Prinzip schützt somit den Antriebsstrang davor, dass im Falle eines Schadens zu hohe Drehmomentkräfte direkt in den Motor oder das Getriebe geleitet werden. Durch das mechanische Prinzip und die präzise Verarbeitung kann die Sicherheitskupplung somit als wirksame 34 antriebstechnik 2022/12 www.antriebstechnik.de

SPECIAL: ANTRIEBSTECHNIK FÜR PRÜFSTÄNDE Schutzmaßnahme dienen, und das sogar ohne großen Wartungsaufwand zu verursachen. INTELLIGENTE VERBINDUNG Die Ausgangssituation für das Projektteam war klar: Den Prüfstand mit Hilfe der eigenen intelligenten Kupplung zu optimieren. Aufgrund der Wellen im Prüfstand stand fest, dass die Anbindung mit Naben erfolgen musste. Weitere Anforderungen an die Sensorik waren: Messbereich je nach Kupplungsart und -serie 0 – 200 Nm, als Messgröße dient das Drehmoment und die Ausgabe der Messwerte erfolgt auf einen Laptop via herstellereigenem Gateway mit Schnittstelle. Die Software basiert übrigens auf einem selbst geschriebenen und somit perfekt passenden Programm. Neben der Aufgabenstellung an die Sensorik war die Auswahl der passenden Kupplung fundamental. Dies ist meistens auch ein sehr relevanter Punkt für den kompletten Anlagen- und Maschinenbau. Die verschiedenen Applikationen haben oft unterschiedliche Anforderungen an den Antriebsstrang. Die diversen Eigenschaften der Kupplungstypen lassen sich, wenn die Anforderungen der Applikation bekannt sind, ideal auswählen und einsetzen. Neben der Feststellung des Einsatzgebiets der Anlage oder Maschine spielen für die Auswahl der optimalen Kupplung weitere Faktoren eine wichtige Rolle: Nenn- und maximales Drehmoment sowie maximale Drehzahl. Für den hauseigenen Prüfstand wurden folgende Werte als Basis festgelegt: Nenndrehmoment 150 Nm, maximales Drehmoment 300 Nm und maximale Drehzahl 3.000 1/min. Das Projektteam konstruierte für den Prüfstand eine Sonderkupplung inklusive Sensorik und verbaute die Komponenten bereits nach kurzer Entwicklungszeit. Die Kupplung arbeitet starr, ist aus Aluminium hergestellt und wird mit Hilfe von Halbschalen angebunden. Die Konstruktion muss keine Versätze ausgleichen, da in der Reihe der Messwelle bereits eine Präzisionssicherheitskupplung eingebaut ist. Diese dient dem Versatzausgleich innerhalb des Prüfstands und vor allem der Sicherheitsabschaltung. NACHRÜSTEN SMART UND SIMPLE Durch die Lösung, die Messeinheit kabellos in die Kupplung zu integrieren, misst man Drehmoment, Drehzahl, Beschleunigung und optional Zug- oder Druckkräfte sowie Querkraft/ Biegung direkt aus dem rotierenden Antriebsstrang. Das Projektteam hatte sich bezüglich der Energieversorgung der Sensorik für die induktive Variante entschieden, da der kontinuierliche Betrieb mit permanenter Datenmessung ohne Unterbrechungen gegeben ist. Grundsätzlich stehen drei Varianten der Kupplung mit integrierter Messeinheit und ihrer Stromversorgung zur Auswahl. Erstens die integrierte Energieversorgung (Standardausführung). Dabei speist ein integrierter Akku die Sensorik. Zweitens die Energieversorgung via Induktion. Hier erfolgt, anstelle einer integrierten Stromquelle, die Stromversorgung über Induktion. Dies ermöglicht einen kontinuierlichen Betrieb durch permanente Datenmessung ohne Unterbrechungen. Diese stationäre Variante verwendet eine an das Stromnetz angeschlossene Box, die kontaktlos nahe der Kupplung montiert wird. Für die 01 02 01 Überbringer: Das Gateway gibt die Sensorsignale weiter in nach gelagerte Mess-, Regel oder Datenverarbeitungssysteme 02 Gerendert: 3-D-Darstellung der Sonderkonstruktion mit Induktions-Pick-up 03 03 En détail: Technische Zeichnung der Sonderkonstruktion mit Kupplung www.antriebstechnik.de antriebstechnik 2022/12 35