Magnetkupplungen: So sorgen sie für einen störungsfreien Betrieb

Anders als bei mechanischen Kupplungen entsteht bei Magnetkupplungen kein Abrieb, denn sie übertragen das Drehmoment berührungslos. Diese Funktionsweise hat zum einen den Vorteil, dass durch die Kupplung kein Schmutz in den Maschinenantrieb gelangt. Zum anderen verändert sich bei Magnetkupplungen das Drehmoment auch nach langer Betriebsdauer nicht. Beide Eigenschaften sind für den Einsatz in Anwendungen mit zahlreichen Überlastvorgängen ideal. Magnetkupplungen werden daher im Antriebsstrang dieser Applikationen bevorzugt verbaut. Sie können nicht abnutzen und übertragen das gewünschte Drehmoment daher konstant und ohne Abweichungen.

Auf die richtige Ausführung der Magnetkupplungen kommt es an

Die Wahl der Magnetkupplungsvariante ist entscheidend für die optimale Funktion der Anwendung. Der Antriebstechnik-Spezialist KBK bietet in diesem Segment das größte Angebot am Markt: „Bei uns findet jeder die ideale Lösung für seine Anwendung“, ist sich KBK-Geschäftsführer Dipl.-Ing. (FH) Sven Karpstein sicher.

Das Unternehmen aus dem unterfränkischen Klingenberg hat neben Hysteresemagnet-Kupplungen auch Permanentmagnet-Kupplungen im Programm. Diese eignen sich für Anwendungen mit Drehmomenten von 1,2 … 150 Nm sowie Wellendurchmessern von 3 bis 44 mm und gleichen sogar teilweise radialen Wellenversatz aus – bei minimalen Rückstellkräften.

KBK fertigt seine Hysteresemagnet-Kupplungen in zahlreichen Ausführungen. Sie sind unter anderem mit beidseitiger Klemmnaben-Anbindung, mit aufgelaserter Skala und individuell einstellbarem Überlastmoment oder als Variante speziell für Anwendungen mit Schraub- und Wickelvorgängen erhältlich. Die Hysteresemagnet-Kupplungen wurden für niedrige Drehmomente zwischen 0,1 und 5 Nm konstruiert, wie sie unter anderem beispielsweise in Getränke-Abfüllanlagen für PET-Flaschen benötigt werden.

Präzision bei Getränkeabfüllung

Das Aufbringen des Schraubverschlusses auf die Flaschen ist in Abfüllanlagen ein fehleranfälliger Vorgang. Wird der Verschluss nicht mit dem richtigen Drehmoment auf das Gewinde der Flaschenmündung aufgezogen, sitzt er zu fest und kann vom Verbraucher nicht geöffnet werden. Wird der Deckel dagegen mit zu wenig Kraft angezogen, schließen die Verschlüsse nicht dicht mit dem Gewinde ab und die Getränke laufen aus. Hysteresemagnet-Kupplungen sorgen deshalb im sogenannten Verschließkopf des Schraubverschließers dafür, dass die Deckel von PET-Flaschen mit konstantem Drehmoment auf das Gewinde aufgebracht werden. Ist das passende Anzugsmoment erreicht, wird der Verschließkopf durch die Magnetkupplung gleitend vom Antrieb des Schraubverschließers abgekoppelt.

Eine Permanentmagnetkupplung ist hierfür nicht geeignet, denn sie würde eine ruckelnde Trennung der Kraftübertragung zwischen Schraubverschließer und Deckel bewirken. Der Verschluss wäre dann sehr fest angezogen und nur noch schwer zu öffnen. Während man diesen Effekt bei Kunststoffflaschen vermeiden will, ist er bei Glasflaschen sogar erwünscht: Nur so lässt sich nämlich die Flasche optimal abdichten. In diesen Abfüllanlagen sind also Permanentmagnet-Kupplungen die erste Wahl.

Überlasten bei Verpackungsanlagen häufig

Das Hauptargument für den Einsatz von Magnetkupplungen in Verpackungsanlagen liegt in ihrer enorme Robustheit. Denn bei ihnen tritt auch nach zahlreichen Überlastvorgängen kein Verschleiß auf. Dieser Eigenschaft kommt eine große Bedeutung zu, denn Überlasten sind bei Verpackungsmaschinen keine Seltenheit. Sehr anschaulich wird das an zwei ausgewählten Beispielen: So schiebt zum Beispiel bei Horizontal-Kartonierern ein Schieber die Produkte, die
parallel zur Faltschachtel auf einem Kassettenband angeliefert werden, in die Schachtel. Bei diesem Vorgang kann es leicht einmal zu Überlasten kommen.

Bei Kartonform- oder Kartonverschließanlagen wiederum können die Schneidwerkzeuge verkanten, sodass eine Überlast entsteht. In Dehnfolien-Verpackungsmaschinen ist es dagegen wichtig, dass die Folie immer in einer konstanten Spannung gehalten wird. Ändert sich diese Spannung oder ruckelt es beim Spannvorgang, reißt nämlich die Folie und die komplette Produktcharge muss neu verpackt werden. Setzt der Maschinenbauer in diesen Maschinen Hysteresemagnet-Kupplungen ein, bleibt die Folienspannung konstant.

Längere Unterbrechungen werden durch Magnetkupplungen verhindert

Magnetkupplungen leisten aber auch in sogenannten Stauförderern wichtige Dienste, die unter anderem in der Lebensmittelproduktion zum Warentransport eingesetzt werden. Um kosteneffizient zu arbeiten, müssen die Transportbänder rund um die Uhr an sieben Tagen in der Woche störungsfrei laufen. Mechanische Kupplungen sollten in diesen Anlagen nicht verbaut werden, da sie im Fall einer Überlast An- und Abtrieb voneinander trennen und dann vom Personal manuell wieder eingerastet werden müssen. Dadurch entstehen Stillstandzeiten, die das Unternehmen viel Geld kosten können. Magnetkupplungen nehmen dagegen die Drehmomentübertragung wieder auf, sobald eine Überlast beseitigt wurde.

Sie erfüllen zudem die strengen Hygienevorschriften der Lebensmittelindustrie, da sie im Gegensatz zu mechanischen Kupplungen keinen Abrieb erzeugen, der ins Produkt gelangen könnte. Ein weiterer Vorteil ist die Verschleißfreiheit der Magnetkupplungen, die eine Wartung überflüssig macht. Für Unternehmen bedeutet das: Es sind weder Investitionen in die Instandhaltung noch Fertigungsstopps für den Austausch oder die Reparatur von Kupplungen nötig.

Die Qual der Wahl

KBK liefert Herstellern von Verpackungsmaschinen eine große Vielfalt an Magnetkupplungen. Das zeigt sich auch in der Materialauswahl: „Wir fertigen auf Wunsch jede Magnetkupplung aus Edelstahl oder setzen spezielle Magnete und Klebstoffe ein – zum Beispiel für Hochtemperatur-Applikationen“, berichtet Karpstein. Er und sein Team unterstützen die Kunden zudem bei der Auslegung und Berechnung der erforderlichen Dreh- und Überlastmomente.

In Zukunft wird KBK sein Portfolio an Magnetkupplungen weiter ausbauen. Die Antriebstechnik-Profis haben nämlich ein ehrgeiziges Ziel: Sie wollen ihren Kunden möglichst viele Ausführungen und Varianten für ihre Anwendungen anbieten.

Drei Fragen an Sven Karpstein

Herr Karpstein, was unterscheidet Magnetkupplungen von KBK von denen anderer Hersteller?

Sven Karpstein: So eine breite Auswahl an Magnetkupplungen bekommen Sie nur bei uns. Während der Wettbewerb meist nur eine einzige Ausführung im Programm hat, können wir dank unseres Baukastensystems auf Basis unserer vier Magnetkupplungsserien eine Vielzahl an Varianten und kundenspezifischen Anpassungen fertigen.

Aus welchen Materialien bestehen Ihre Magnetkupplungen?

Karpstein: Die Naben werden standardmäßig aus Aluminium gefertigt, der Magnetträger aus Edelstahl. Für hygienekritische Anwendungen können Sie die Kupplungen bei uns aber auch komplett aus Edelstahl bekommen. Grundsätzlich passen wir jede Kupplung exakt an die Applikation des Kunden an.

KBK ist ja bekannt für seinen individuellen Service. Gilt das auch für die Magnetkupplungen?

Karpstein: Selbstverständlich – wir unterstützen den Kunden gerne bei der Auslegung seiner Magnetkupplungen, wenn er uns seine Lastzyklen und Überlastzyklen nennt. Gemeinsam definieren wir dann die optimale Lösung für seine Anwendung.

Von Holger Seidel.

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