Momentbegränsande kopplingar – Det enda riktigt säkra skyddet

I dagens situation med hård global konkurrens och extrem pris- och tidspress kan skador, driftavbrott och resulterande produktionsbortfall växa till ett problem som hotar hela företaget. Aldrig tidigare har det väl varit så viktigt att skydda sina maskiner mot oplanerade stillestånd. De goda nyheterna är att det heller aldrig varit så enkelt att skydda sig. Det går inte alltid att undvika kollisioner, inte ens i maskiner med de mest sofistikerade styr- och övervakningssystem. Kollisionerna leder till höga kostnader för reparationer och reservdelar, orsakar stillestånd och skadar i förlängningen företagets image på grund av försenade leveranser. Det är lätt att glömma att det här också gäller maskintillverkaren. Kollisioner kan orsaka dolda skador som i sin tur ger sämre precision. Sådana kvalitetsproblem med en maskin, liksom stilleståndstider, påverkar produktionsstatistiken negativt och får maskintillverkaren att framstå i en sämre dager.

Kanske tror du att servomotorer med strömstyrningsmekanism redan erbjuder ett kostnadseffektivt överlastskydd som gör att du kan strunta i momentbegränsande kopplingar. Men det gäller bara i några få undantagsfall. Erfarenheten visar att strömstyrning bara kan anses som ett vettigt alternativ i applikationer med låg dynamik och mjuka kollisioner.

Utvecklingen inom maskinkonstruktion gör att mekaniska momentbegränsande kopplingar framstår som ett alltmer överlägset alternativ. Produktionshastigheterna ökar stadigt, och dessutom krävs allt högre precision. Det kan bara åstadkommas med mycket rigida maskinkonstruktioner. Men när det uppstår störningar i systemen leder hög hastighet och rigida konstruktioner till häftiga kollisioner. I sådana fall är det bara genom snabb separation med hjälp av mekaniska momentbegränsande kopplingar som du kan undvika allvarliga sekundära skador.

Ett sinnrikt transmissionssystem
För mer än 20 år sedan löste Mayr problemet genom att lansera EAS-NC, som blev den tidens trendsättare. Denna momentbegränsande koppling fungerar precis som de följande generationerna EAS-Compact och EAS-smartic helt utan spel. De har alla ett mycket sinnrikt transmissionssystem. En ring som är förspänd med brickfjädrar trycker samtidigt in kulor i räfflorna på det drivna kopplingsnavet och i räfflorna på utgångssidans komponent. Även om räfflorna blir slitna förblir systemet fritt från spel eftersom slitaget kompenseras av att kulorna bara trycks längre in. Flera system från andra tillverkare förlorar sin förmåga att motstå spel på grund av nötning när de används under långa perioder. Dessutom erbjuder många leverantörer fortfarande transmissionssystem där spel förekommer.

Med hänsyn till prestandadensiteten (Nm/cm3) ligger det också ljusår mellan första generationens momentbegränsande kopplingar och deras moderna motsvarigheter. Ytterdiametern har nästan kunnat halveras med bibehållet vridmoment samtidigt som de tillåtna hastigheterna och livstiden har ökat. Konstruktionsförbättringar, optimerad geometri, höghållfasta material, förbättrad yta eller härdning och högre precision i tillverkningen i kombination med låg tolerans har gjort detta möjligt.

Utvecklingen mot ännu högre prestanda-densitet kommer att fortsätta, inte bara för lägre prestandaintervall utan också för stora överlastkopplingar med extremt höga vridmoment. I dessa kopplingar överförs och begränsas vridmomenten inte via ett centralt system utan via enskilda överlastningselement. Innan sådana kopplingar fanns utfördes samma funktion oftast av säkerhetsstift. Efter varje nytt överlastningstillfälle måste stiften bytas ut, vilket var mycket resurskrävande. Kopplingar med överlastningselement fungerar icke-destruktivt och är klara att börja användas igen efter ett kort tag. Antalet element och den delningscirkel i vilken elementen är ordnade bestämmer vridmomentnivån.


Extremt kompakt
I standardutförande är elementen placerade klart synliga på det drivna kopplingsnavets ytterdiameter. Detta utförande sätter gränser för prestandadensiteten. Naturligtvis har utvecklingen av elementkopplingar också gjort framsteg ända sedan de först introducerades på marknaden för mer än 25 år sedan. Men en sådan koppling, för exempelvis 80 000 newtonmeter, har än idag en ytterdiameter på runt 650 millimeter. När utvecklarna på Mayr skulle ta fram den nya EAS-elementkopplingen övergav de helt den ursprungliga formen. De har i stället tagit fram en helt ny design, som innebär en verklig förnyelse inom området överlastkopplingar. En koppling för 80 000 newtonmeter i det nya utförandet har en ytterdiameter på bara 375 millimeter. Med sina extremt kompakta dimensioner kan den användas som ersättning för kopplingar med säkerhetsstift och även i stället för hydrauliska fastspänningssatser.

Jämfört med hydrauliska fastspänningssatser erbjuder nästa generation av momentbegränsande EAS-kopplingar klara fördelar. Vid överlastning skiljer de mycket snabbt ingång från utgång, nästan helt utan kvarvarande vridmoment, och har mycket hög frånkopplings- och upprepningsnoggrannhet. Överlastkopplingar kan mycket snabbt och enkelt sättas i drift igen, utan att de skadade delarna behöver ersättas. Kopplingen kan installeras utan specialverktyg. Ett stabilt integrerat bärlager har förmågan att ta upp mycket stora krafter, även i frånkopplat läge.

Tack vare sin höga prestandadensitet kan den nya EAS-elementkopplingen användas inom områden som var omöjliga för de gamla kopplingstyperna. De har till exempel kunnat integreras i ett valsverk, mellan den utgående axeln på koppeltrillstolstransmissionen och kardanaxlarna som förbinder växellådan med valsstativet. De fyra axlarna är placerade så tätt ihop att det skulle ha varit omöjligt att installera momentbegränsande kopplingar av standardtyp på grund av deras större ytterdiameter. Nu kan vi vänta oss att den nya kompakta EAS-elementkopplingen också kommer att revolutionera överlastskydden för andra tunga maskinkonstruktioner – till exempel krossar, tunnelborrmaskiner, gruvmaskiner och stora pumpar. Icke-destruktiv begränsning av farligt höga vridmoment, orsakade av kollisioner eller felfunktioner, är nu möjlig även i mycket små utrymmen.