Sicherheitskupplungen in Abfüllmaschinen begrenzen Drehmomente exakt

Natürliches Mineralwasser ist mit einem Pro-Kopf-Verbrauch von 148,2 l (2016) das beliebteste alkoholfreie Getränk der Deutschen. Der Absatz steigt kontinuierlich an und lag im Jahr 2016 bereits bei über 11,3 Mrd. l. Um diese großen Mengen in Mineralwasserflaschen zu füllen und zu verpacken, sind leistungsstarke Maschinen rund um die Uhr im Einsatz. PET-Flaschen werden nach dem Abfüllprozess oftmals zu einer Sechser- oder Zwölferpackung gruppiert und anschließend mit Folie eingeschlagen. Sogenannte Folienüberschläger oder -arme führen dabei die Folie um das Produkt. Stoßen sie beim Einschlagen gegen einen Widerstand, zum Beispiel gegen eine aufgrund falscher Befüllung umgekippte Flasche, unterbrechen Sicherheitskupplungen blitzschnell die Drehmomentübertragung. Auf diese Weise schützen sie die Antriebe in den Armen zuverlässig vor Schäden durch Überlast. So kann die Anlage schnell, und ohne dass Teile ausgetauscht oder repariert werden müssen, wieder in Betrieb genommen werden.

Reagieren in Sekundenbruchteilen

Trotz elektronischer Überwachungsfunktionen der Maschinensteuerung, wie zum Beispiel der Motorstrommessung, bleiben mechanische Sicherheitskupplungen unverzichtbare Komponenten in der Verpackungsindustrie. Denn die elektronische Motorstrommessung erkennt zwar Störungen und Fehler, kann aber nur den Antrieb abschalten. Sie ist jedoch zu langsam, um bei den permanent steigenden Produktionsgeschwindigkeiten Kollisionen zu vermeiden. Mechanische Sicherheitskupplungen wie die EAS-Compact-Kupplung von Mayr-Antriebstechnik dagegen können den Antriebsstrang öffnen und Massen in Sekundenbruchteilen entkoppeln. Sie verhindert so teure Schäden zuverlässig. Zudem ist durch das Öffnen des Antriebsstrangs beispielsweise die Entnahme eines eingeklemmten und ggf. kaputten Produktes einfach und unkompliziert möglich. Prozesse müssen auf diese Weise nicht rückwärts laufen und Produkte im besten Fall nicht weggeworfen werden. Sicherheitskupplungen erleichtern so die Wiederinbetriebnahme, erhöhen die Maschinenverfügbarkeit und können helfen, Ausschusskosten zu minimieren.

Eine Kupplung, drei Ausführungen

Die EAS-Compact-Sicherheitskupplungen gehören zu den lasttrennenden Kupplungen. Bei Überlast oder Kollision trennen sie An- und Abtrieb voneinander und unterbrechen so die Kraft- bzw. die Drehmomentübertragung. Das Drehmoment wird über die Vorspannung von Tellerfedern erzeugt und formschlüssig übertragen.

Die Sicherheitskupplungen sind präzise einstellbar und arbeiten mit hoher Wiederholgenauigkeit. Sie übertragen das Drehmoment im störungsfreien Betrieb spielfrei und gewährleisten so eine hohe Lebensdauer und einen geringen Verschleiß. Für die Lebensmittelindustrie bietet der Kupplungshersteller spezielle Ausführungen an, die anspruchsvollen Umgebungsbedingungen wie Feuchtigkeit, Nässe und Reinigungsflüssigkeiten trotzen. So sind beispielsweise Bauformen aus rostfreiem Edelstahl, Abdichtungen oder Gehäuse erhältlich.

Die EAS-Compact-Kupplung ist in drei Ausführungen verfügbar: als durchrastende Kupplung, als Synchronkupplung und als Freischaltkupplung. Wie die Bezeichnungen bereits vermuten lassen, unterscheiden sich die Varianten in ihrer Funktionsweise: Durchrastende Kupplungen rasten mit einer 15°-Teilung an beliebiger Stelle aus und wieder ein. Sie sind automatisch nach Behebung einer Störung sofort wieder betriebsbereit.

Synchronkupplungen rasten bei Überlast aus und exakt an der gleichen Stelle nach 360° oder wahlweise nach 180° wieder ein. An- und Abtrieb haben also im Betrieb immer die gleiche Winkelstellung zueinander. Auch sie sind automatisch nach Behebung einer Störung sofort wieder betriebsbereit. Gerade für Maschinen mit Rundtischen sind EAS-Compact-Synchronkupplungen sehr gut geeignet, so zum Beispiel in einer Abfüllanlage für Frischkäse. Dort sitzen sie jeweils im Antrieb in der Mitte des Rundtisches, der die Tischplatte mit den Frischkäsetöpfchen zum Befüllen dreht. Im Überlastfall, zum Beispiel wenn zu viele leere Töpfchen nachbestückt werden und sich der Tisch verklemmt, rastet die Sicherheitskupplung aus. Nach einer vollen Umdrehung rastet sie automatisch an genau derselben Stelle wieder ein.

Sicherheitskupplungen in freischaltender Ausführung dagegen trennen vollständig und nahezu restmomentfrei. Sie bleiben so lange in dieser getrennten Position, bis man sie von Hand oder über Vorrichtungen wieder einrastet. Freischaltende Sicherheitskupplungen eignen sich aus diesem Grund besonders für schnelllaufende Antriebe oder Antriebe mit großen Masseträgheitsmomenten. Die gespeicherte Rotationsenergie kann hier bei einer Kollision frei auslaufen.

Keine Chance für Produktabstürze

In Abfüll- oder Verpackungsmaschinen, in denen Produkte schräg oder vertikal bewegt werden und die im Überlastfall nicht abstürzen dürfen, kommen lasthaltende Sicherheitskupplungen wie die Roba-Rutschnaben zum Einsatz. Sie übertragen das Drehmoment durch Reibschluss, also über Reibbeläge, die mit Tellerfedern vorgespannt werden. Je stärker die Tellerfedern dabei durch die Einstellmutter zusammengedrückt werden, desto höher ist auch das übertragbare Drehmoment. Bei Überlast rutscht der Flansch mit dem Antriebselement gegen den Widerstand der Reibbeläge durch. Die Kupplung unterbricht die Drehmomentübertragung also nicht, sondern hält die Last mit dem eingestellten Drehmoment und die Produkte stürzen nicht unkontrolliert ab.

Bei den Roba-Rutschnaben lässt sich das Drehmoment über eine Skalierung an der Einstellmutter stufenlos und präzise an die jeweiligen Betriebsbedingungen anpassen. Auch sie sind robust und durch ihre geschlossene Bauweise geschützt gegen das Eindringen von Reinigungsmitteln und anderen Flüssigkeiten. Je nach Anforderung stehen die Roba-Rutschnaben in korrosionsgeschützter Ausführung zur Verfügung.

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