Welche Punkte sollten Sie vor der konkreten Kupplungsanfrage klären?

Höchste Präzision bei kürzesten Rüstzeiten! Neue längenverstellbare Kupplung von KBK erhöht die Effizienz von Druckmaschinen. Eine Druckmaschine ist ein hochkomplexes System: Tausende Bauteile müssen exakt an der richtigen Position sitzen, damit die Anlage präzise arbeitet. Mindestens ebenso wichtig ist ein einfacher Wechsel der Walzen nach jedem Druckauftrag. KBK Antriebstechnik hat deshalb eine spielfreie längenverstellbare Kupplung entwickelt, die die Walzen torsionssteif mit dem Servoantrieb verbindet und ihre schnelle An- und Entkopplung ermöglicht. Bis zu 100.000 verschiedene Komponenten sind in einer einzigen Druckmaschine verbaut, und jede von ihnen verrichtet an ihrem Platz eine unverzichtbare Aufgabe. Nur wenn alle Bauteile perfekt zusammenwirken, kann die Anlage optimale Ergebnisse liefern. Die Fehlertoleranzen sind dabei so gering, dass sie das menschliche Vorstellungsvermögen sprengen: In der gesamten Anlagenfertigung wird auf tausendstel Millimeter genau gearbeitet. Alle Teile lagern deshalb vor der Montage erst einmal einige Zeit in der Fertigungshalle, damit sie sich akklimatisieren können. Das bis zu 60 Zentimeter dicke Stahlbeton-Fundament der künftigen Druckmaschine muss zudem etwa zehn Stunden stehen, bevor die Anlage auf ihm aufgebaut werden kann. In dieser Zeit biegt es sich um etwa 1 Millimeter durch, danach verändert es sich nicht mehr. Druckmaschinen müssen extrem präzise arbeiten Diese Zahlen verdeutlichen die ungeheure Ingenieursleistung, die in jeder Druckmaschine steckt. Eine zentrale Aufgabe in jeder Anlage kommt dem sogenannten Druckwerk zu – hier wird die Farbe auf das Papier gebracht. Damit die im Druckwerk gedruckten Farben genau aufeinander abgestimmt werden und ein streifenfreies Druckbild entsteht, müssen die Druckwalzen und -zylinder absolut spielfrei an den jeweiligen Servoantrieb angebunden sein. Das stellt hohe Anforderungen an die längenverstellbaren Kupplungen, die diese Verbindung herstellen, zumal sie gleichzeitig so gebaut sein sollten, dass sich die Walzen nach einem Druckauftrag schnell wechseln lassen. Bisher mussten flexible, spielfreie Kupplungen dafür umständlich in der Länge an die unterschiedlich langen Druckwalzen angepasst werden, sodass die Maschinen für längere Zeit stillstanden. Das kostet die Druckerei wertvolle Zeit und damit bares Geld, denn eigentlich sollten die Anlagen rund um die Uhr im Betrieb sein, um rentabel zu sein. Maschinenbauer findet keine passende Kupplung Ein Druckmaschinen-Hersteller suchte aus diesem Grund nach einer Alternative zu den am Markt erhältlichen Kupplungen. Da er nicht fündig wurde, bauten seine Ingenieure kurzerhand selbst eine Kupplung und beauftragten die Kupplungs-Spezialisten von KBK Antriebstechnik aus dem bayerischen Klingenberg mit der Serienfertigung. „Wir haben ihnen geantwortet, dass wir das gerne machen können, aber für keine gute Idee halten“, erinnert sich KBK-Geschäftsführer Sven Karpstein. Der Grund für seine Skepsis lag in der Konstruktion der Kupplung begründet: Sie wies einen hohen Verschleiß auf und zeigte keine konstante Performance. KBK entwickelt eine Sonderanfertigung Karpstein schlug dem Unternehmen stattdessen vor, eine komplett neue spielfreie längenverstellbare Kupplung zu konstruieren, die exakt für den Einsatz in einer Druckmaschine ausgelegt ist. Man war sich schnell einig und so begann Anfang 2017 die Entwicklungsarbeit. Nach etwa drei Monaten standen erste Entwürfe und nach einem Dreivierteljahr konnte KBK bereits einen Prototyp präsentieren. Das war möglich, weil die Ingenieure große Erfahrung mit der Fertigung von Kupplungen für die Druckindustrie haben. „Wir produzieren für viele namhaften Hersteller in diesem Bereich“, berichtet Sven Karpstein. „Deshalb wissen wir genau, welche Eigenschaften unser Produkt besitzen muss, um die nötige Präzision der Anlagen zu gewährleisten.“ Einfaches, aber wirkungsvolles Funktionsprinzip Um die geforderte Kombination aus Spielfreiheit und einfacher Handhabbarkeit zu erreichen, wählte KBK eine Konstruktion aus Gleitlagerbuchsen, die auf Zylinderstiften laufen. „So nehmen wir das ohnehin schon geringe Spiel komplett aus dem System raus“, erläutert Karpstein das Prinzip. Man hätte das Drehmoment zwar auch über eine Vielkeilwelle oder eine Passfedernut übertragen können – allerdings nicht spielfrei. „Diese Lösungen sind bei Servoantrieben also nicht sinnvoll, denn bei den häufigen Starts, Stops würde die Welle sofort ausschlagen und einen unrunden Walzenlauf bewirken.“ Dank der von KBK entwickelten Konstruktion mit integrierten Gleitlagerbuchsen ist eine spielfreie Drehmomentübertragung dagegen jederzeit gegeben, so dass sich Axialbewegungen mit geringem Kraftaufwand realisieren lassen. Ein weiterer Vorteil des neuen Systems ist seine Kompatibilität mit anderen Kupplungstypen: So kann ein eventuell vorhandener Radial- oder Winkelversatz leicht ausgeglichen werden. Den Praxistest bestand die Nullserie im Frühjahr 2018 ohne Probleme, die Serienfertigung startete im Spätsommer. Zahlreiche Folgeaufträge sind bereits in Sicht Die neue spielfreie längenverstellbare Kupplung von KBK sorgt nicht nur für die nötige Präzision des Druckvorgangs, sondern auch für niedrige Energiekosten beim Anwender. „Das hängt mit der Leichtbauweise der Kupplung zusammen“, so Sven Karpstein. „Sie besteht zum Großteil aus Aluminium und hat deshalb ein relativ geringes Gewicht.“ Hochpräzise Drehmomentübertragung, sehr kurze Umrüstzeiten und eine Reduzierung der Betriebskosten: KBK hat mit seiner Neuentwicklung die Erwartungen des Druckmaschinen-Herstellers in jeder Hinsicht erfüllt. Deshalb wird das Unternehmen sämtliche neuen Maschinen ab sofort mit der KBK-Kupplung ausstatten, was bei bis zu 16 Druckwalzen pro Anlage mit jeweils einer Kupplung ein stattliches Auftragsvolumen ergeben dürfte. Hinzu kommt, dass der Druckmaschinen-Hersteller die neue Kupplung auch in sämtliche „Alt-Maschinen“ seiner Kunden nachträglich einbauen wird. Neue Kupplung kann die Effizienz in vielen Branchen erhöhen Die potenzielle Zielgruppe für die neue spielfreie längenverstellbare Kupplung von KBK ist allerdings noch weit größer, denn eine exakte Übertragung des Drehmoments, eine hohe Anlagenverfügbarkeit und ein hoher Bedienkomfort sind auch in vielen weiteren Branchen von großer Bedeutung. Das neue Produkt eignet sich deshalb grundsätzlich für alle Anwendungen, in denen Bauteile an- oder entkoppelt werden. Darüber hinaus kann die verstellbare Kupplung aber auch in eine Distanzkupplung integriert werden: So muss der Maschinenbauer nicht mehr mit den üblichen Halbschalen arbeiten und das Bedienpersonal beim An- oder Entkuppeln des Antriebs keine weiten Wege zurücklegen. Mit der neuen spielfreien längenverstellbaren Kupplung ist es KBK also nicht nur gelungen, eine passgenaue Lösung für seinen Kunden zu finden. Die Sonderanfertigung ist auch auf dem besten Wege, ein Standard-Produkt zu werden.

Mit dem Antrieb fest verbunden. Kupplungen und Spannsätze sorgen für eine zuverlässige, kraftschlüssige Verbindung zwischen Linearsystemen und ihren Antrieben. Die Firma GETOtec – Konstrukteur und Hersteller von Linear- und Rotationsmodulen sowie Linearsystemen und -komponenten – greift dazu auf die Produkte der KBK Antriebstechnik GmbH zurück. PFS-Präzisionsschlitten von GETOtec sind universell einsetzbare kompakte Module zur Erfüllung aller Positionieraufgaben im Handlingbereich und im Maschinenbau. Auf Wunsch des Kunden liefern die Münchner Lineartechnikspezialisten diese Spindelachsen auch mit Motor aus. Der kann je nach bauseitiger Anforderung gerade oder umgelenkt über einen Zahnriemen an die Achse angebunden werden. „Für die gerade Motoranbindung nutzen wir spielfreie Elastomerkupplungen vom Typ KBE2 und für die umgelenkte Anbindung Spannsätze vom Typ KBS61 – beide von KBK“, erklärt GETOtec-Geschäftsführer Mario Geyer. Dabei wird für die gerade Motoranbindung eine Kupplung benötigt. Für die Umlenkung sind dagegen zwei Spannsätze erforderlich: Einer klemmt das Zahnriemenrad an der Spindel, der andere das am Motor. Bei der Auswahl der Verbindungselemente musste die Qualität stimmen. Die Vorgabe für die einzuhaltende Toleranz lag seitens GETOtec bei H7. Stoßdämpfer ... Bei Antriebswellen oder Drehmomentaufnehmern treten im Betrieb Schwingungen und Stöße auf. Elastomerkupplungen neutralisieren diese effektiv. Dabei sorgt ein Zahnkranz aus Polyurethan zwischen den Kupplungsnaben aus Aluminium für die dämpfenden Eigenschaften. KBK bietet die Zahnkränze in verschiedenen Shorehärten an: Bei geringen Schwingungen oder leichten Stößen kommt ein Elastomerkranz mit geringer dämpfenden Eigenschaften und hoher Torsionssteife zum Einsatz, bei stark schwingenden Systemen oder starken Stößen ein Kranz mit hohem Dämpfungsgrad und niedriger Torsionssteife. Im Fall des von GETOtec eingesetzten Kupplungstyps KBE2 liegen die Shorehärten bei 92 Sh A für Kupplungen mit Außendurchmessern bis 20 mm und 98 Sh A für Kupplungen ab einem Außendurchmesser von 30 mm. „Durch den Austausch der Kupplungssterne lassen sich die Eigenschaften der Kupplungen je nach Anforderung modifizieren“, erklärt Sven Karpstein, Verkaufsleiter der KBK Antriebstechnik GmbH. Die axiale Steckbarkeit des Kupplungstyps und die Variantenvielfalt der Nabenausführungen erleichtern die Installation/Deinstallation der einzelnen Verbindungselemente. Zur Wahl stehen dabei Klemmnaben, Außenspannringe oder seitliche Madenschrauben. Wie bei den meisten anderen Kupplungstypen ist die Klemmnabenausführung die beliebteste Form, da sie eine einfache und schnelle Montage/Demontage erlaubt, ohne Spuren auf den Wellen zu hinterlassen. Die spielfreien Elastomerkupplungen der KBK-Baureihe KBE2 für Wellendurchmesser von 2 bis 55 mm verfügen über diese Klemmnaben und sind für Drehmomente zwischen 0,5 – 525 Nm geeignet. Sie zeichnen sich durch ein reduziertes Verschleißverhalten und Drehzahlen bis 30.000/min aus. Die Bohrungstoleranz beträgt in jedem Fall H7. Die Kupplungen sind verschleiß- und wartungsfrei sowie lebensdauerfest. Eine sehr Platz sparende Bauweise sowie minimale Masse und Massenmomente bei hoher Beständigkeit gegen Umgebungseinflüsse und Temperaturen sind weitere Vorteile der Verbindungselemente. Aufgrund ihrer Bauform wirken Elastomerkupplungen elektrisch isolierend. Sie können zusätzlich zu Stößen und Schwingungen auch geringe Fluchtungsfehler in axialer, radialer und angularer Richtung ausgleichen. Bei größeren Fluchtungsfehlern sollten jedoch Metallbalgkupplungen bevorzugt werden. ... spannende Verbindungen ... Sachgerecht montiert garantieren selbstzentrierende Spannsätze aufgrund ihrer gleichmäßigen radialen Pressung gute Rundlaufeigenschaften. Sie eliminieren Nachteile wie Kerbwirkungen oder Passungsrost, wie sie bei der Verwendung von Passfederverbindungen auftreten können. Das prädestiniert sie für Anwendungen, in denen höchste Präzision gefordert ist, wie beispielsweise in Werkzeugmaschinen, und solche mit erheblichen Schwingungs- und Stoßbelastungen wie sie unter anderen bei Schienenlaufrädern eines Krans auftreten. Sie überzeugen aber auch bei anderen Applikationen wie bei der umgelenkten Antriebsanbindung in den PFS-Präzisionsschlitten von GETOtec. Die hier verwendete Spannsatz-Baureihe KBS61 weist ein kompakteres Verhältnis von Innen- zu Außendurchmesser auf als herkömmliche Innenspannsätze. Die Spannsätze dieser Serie zeichnen sich durch ihren großen Spannbereich, die gute Zentrierfähigkeit und einen optimalen Rundlauf aus. KBK bietet sie ab Wellendurchmesser von fünf Millimetern und für einen Drehmomentbereich von 6 bis 1900 Nm. Damit ist diese Serie optimal auf die Anforderungen der Lineartechnik, wie sie beispielsweise in Verpackungsmaschinen eingesetzt wird, ausgelegt. „Spannsätze werden nach vorhandenem Platz und den jeweiligen Anforderungen an Kraft- und Drehmomentübertragung sowie auftretende Axialkräfte ausgewählt. Jeder Konstrukteur entscheidet da sehr individuell“, erklärt Sven Karpstein. Umso wichtiger ist es für den Konstrukteur, auf eine breite Palette an Welle-Nabe-Verbindungen zurückgreifen zu können. Das Klingenberger Unternehmen deckt mit seinem Angebot an Spannsätzen, Schrumpfscheiben und Spannelementen sämtliche Standards bei Innen- und Außenspannsätzen ab und geht sogar noch darüber hinaus. Dabei ergeben sich viele neue Produke aus der engen Zusammenarbeit mit den Kunden. ...und mehr Neben Kupplungs- und Spannsatz-Sonderanfertigungen, die für KBK inzwischen zum Standardprogramm zählen, bietet das Unternehmen das gesamte Engineering, also die Auslegung und Berechnung der Spannsätze und Kupplungen mit an. Es berät die Kunden bei der Auswahl der richtigen Antriebselemente für die jeweilige Anwendung und stellt den Konstrukteuren die 3D-CAD-Daten online zur Verfügung. „In unserem Katalog sind die Durchmesser zwar nach oben hin begrenzt. Auf Anfrage fertigen wir jedoch jedes gewünschte Maß. Beim Material sind wir ebenfalls flexibel: Wir bieten jeden Spannsatz und jede Kupplung auch chemisch vernickelt oder in der Edelstahlausführung an – ideal für den Einsatz in der Lebensmittel- und Abwassertechnik sowie bei der Energiegewinnung aus Wasserkraft“, erklärt Karpstein. Dass dabei trotz Einhaltung hoher Qualitätsstandards die Preise moderat und die Lieferzeiten kurz bleiben, dafür sorgt das KBK-Baukastensystem. Durch den Einsatz von KBK-Produkten können durchschnittlich 30 % gegenüber vergleichbaren Produkten eingespart werden. Diese Vorzüge sprachen auch Mario Geyer an: „Für uns war neben Qualität, Preis-Leistungs-Verhältnis und Lieferzeiten auch wichtig, dass es sich bei den KBK-Produkten um deutsche Wertarbeit handelt.“ Er ist so nachhaltig überzeugt von dem KBK-Portfolio, dass er die Kupplungen und Spannsätze der Klingenberger in sein eigenes Produktprogramm aufnehmen und vertreiben wird.