Oldham-Kupplungsgrößentabelle: So lesen Sie die Spezifikationen und wählen anhand der Abmessungen aus.

Die Oldham-Kupplungskataloge enthalten eine Vielzahl von Zahlen – Außendurchmesser, Bohrungen, Drehmomentwerte, Fluchtungsfehlertoleranzen, Trägheitswerte und Drehzahlgrenzen –, die ohne ein klares Verständnis der einzelnen Parameter und ihrer Zusammenhänge schwer zu interpretieren sind. Eine zu kleine Kupplung führt zu vorzeitigem Ausfall; eine zu große erhöht die Trägheit und verursacht unnötige Kosten. Das korrekte Lesen der Größentabelle ist die Grundlage für die Auswahl der richtigen Kupplung.

Dieser Artikel erläutert alle Dimensionen und Parameter, die in einer Standard-Oldham-Kupplungsgrößentabelle zu finden sind, beschreibt deren Zusammenhänge und führt anhand eines praktischen Auswahlbeispiels Schritt für Schritt durch den Prozess.

Die wichtigsten Abmessungen auf einer Oldham-Kupplungszeichnung

OD – Außendurchmesser: Der maximale Außendurchmesser der Kupplungsbaugruppe, gemessen über den Nabenkörper. Dieses Maß bestimmt, ob die Kupplung in den verfügbaren radialen Bauraum um die Welle passt. Bei beengten Einbauverhältnissen – in Maschinengehäusen, zwischen benachbarten Bauteilen oder in der Nähe von Wellenschultern – prüfen Sie vor der Auswahl, ob der Außendurchmesser zuzüglich eines Spielraums in den verfügbaren Bauraum passt.

L — Gesamtlänge: Die gesamte axiale Länge der montierten Kupplung von Nabenfläche zu Nabenfläche, wobei die Kupplungsscheibe in ihrer nominalen axialen Position montiert ist. Dieses Maß bestimmt den erforderlichen axialen Abstand zwischen Motor und angetriebener Maschine. Es muss ausreichend Spielraum für die Kupplungslänge zuzüglich des axialen Spiels vorhanden sein, das durch die Dehnung der Motorwelle bei thermischer Ausdehnung entsteht.

LH — Nabenlänge: Die axiale Länge jeder Nabe bestimmt, wie weit die Nabe in die Welle eingreift. Längere Naben bieten eine größere Klemmfläche und typischerweise ein höheres Lösemoment bei gleichem Nabenaußendurchmesser. Die Länge bestimmt auch die minimale Eingriffslänge der Welle – die Welle muss weit genug in die Nabe hineinragen, damit die Nabenbefestigung innerhalb der vorgesehenen Klemmzone greifen kann.

D — Bohrungsdurchmesser: Der Innendurchmesser der Nabenbohrung muss dem Wellendurchmesser entsprechen. Die meisten Größentabellen geben den verfügbaren Bohrungsbereich für jede Kupplungsgröße an – die minimale und maximale Bohrung, die in den Standardnabenkörper eingearbeitet werden kann, ohne die Wandstärke oder die Klemmkraft zu beeinträchtigen. Haben beide Wellen den gleichen Durchmesser, gilt eine Bohrungsgröße für beide Naben. Bei unterschiedlichen Wellendurchmessern (häufig bei Motor-Kugelgewindetrieb-Verbindungen) müssen die Antriebs- und die Abtriebsbohrung separat angegeben werden.

Scheibenaußendurchmesser / Scheibendicke: Manche Datenblätter geben die Abmessungen der Mittelscheibe separat an. Der Außendurchmesser der Scheibe bestimmt die maximale Nutlänge in der Nabe und damit den maximalen seitlichen Versatz, den die Kupplung aufnehmen kann. Die Scheibendicke bestimmt das axiale Spiel zwischen den Nabenflächen.

Leistungsparameter in der Größentabelle

Nenndrehmoment (T_N): Das Dauerdrehmoment, das die Kupplung unter den vorgegebenen Bedingungen hinsichtlich Fluchtungsfehler und Drehzahl übertragen kann, ist der wichtigste Leistungsparameter und Ausgangspunkt für die drehmomentbasierte Dimensionierung. Wichtig: Es handelt sich hierbei um das Dauerdrehmoment, nicht um das Spitzendrehmoment. Die maximale Drehmomentkapazität beträgt typischerweise das Zwei- bis Dreifache des Dauerdrehmoments bei kurzzeitigen Belastungen.

Maximaler seitlicher Versatz (ΔKr): Die maximal zulässige seitliche Verschiebung zwischen den beiden Wellenachsen. Wie bereits auf dieser Website erläutert, ist dies der maximal mögliche Wert – für eine lange Lebensdauer sollte der Betrieb mit maximal 50 % dieses Wertes erfolgen. Das Symbol ΔKr wird in europäischen und ISO-konformen Katalogen verwendet; nordamerikanische Kataloge verwenden möglicherweise Begriffe wie „parallele Fehlausrichtung“ oder einfach „seitliche Abweichung“.

Maximale Winkelabweichung (ΔKw): Die maximale Winkelabweichung zwischen den Wellenmittellinien in Grad. Bei Oldham-Kupplungen liegt dieser Wert typischerweise zwischen 0,5 und 1,0 Grad für alle Größen – er steigt mit der Kupplungsgröße nicht so stark an wie die seitliche Versatzkapazität.

Maximale axiale Verschiebung (ΔKa): Die maximale axiale Bewegung, die eine Welle relativ zur anderen ausführen kann, ohne dass die Scheibe die Nabenfläche berührt. Typischerweise 0,5 bis 2,0 mm, abhängig von der Kupplungsgröße.

Höchstgeschwindigkeit (n_max): Die maximale Drehzahl unter den Referenzbedingungen für Ausrichtungsfehler und Umgebungstemperatur. Wie im Artikel zur Drehzahl erläutert, sinkt dieser Wert mit zunehmendem Ausrichtungsfehler – konsultieren Sie das kombinierte Drehzahl-Ausrichtungsfehler-Diagramm, wenn Sie gleichzeitig über 50 Prozent der Nennwerte für Drehzahl und Ausrichtungsfehler arbeiten.

Massenträgheitsmoment (J): Das Trägheitsmoment der gesamten Kupplungsbaugruppe (Naben und Scheibe) in g·cm² oder kg·m². Dieses muss bei der Berechnung des gesamten reflektierten Trägheitsmoments zur Dimensionierung des Servoantriebs berücksichtigt werden. Der im Katalog angegebene Wert gilt für das Standardmaterial von Nabe und Scheibe bei Nennbohrung – das tatsächliche Trägheitsmoment ändert sich geringfügig mit der Bohrungsgröße (Materialabtrag in der Nabe reduziert das Trägheitsmoment) und dem Nabenmaterial (Aluminium vs. Edelstahl).

Torsionssteifigkeit (C_T): Die Winkelsteifigkeit der Kupplung unter Torsionsbelastung wird in N·m/Grad oder N·m/rad angegeben. Eine höhere Torsionssteifigkeit bedeutet eine geringere Winkelauslenkung pro Drehmomenteinheit. Bei Servoanwendungen beeinflusst die Torsionssteifigkeit die Resonanzfrequenz des Antriebssystems – eine höhere Steifigkeit erhöht die Resonanzfrequenz und ermöglicht so eine größere Servobandbreite.

Repräsentative Größentabelle

Die angegebenen Werte gelten typisch für Standard-Oldham-Kupplungen mit Aluminiumnabe und Acetalscheibe bei 0,2 mm seitlichem Versatz und 25 °C Umgebungstemperatur. Bitte überprüfen Sie die Angaben stets anhand des spezifischen Datenblatts des Herstellers für die jeweilige Kupplung.

Beispiel für eine Auswahl

Anwendung: Servomotor treibt eine Kugelumlaufspindel an einer CNC-Fräsachse an. Nenndrehmoment des Motors: 4,0 Nm, Spitzendrehmoment: 12,0 Nm. Motorwellendurchmesser: 10 mm, Kugelumlaufspindeldurchmesser: 12 mm. Betriebsdrehzahl: 2.500 U/min. Gemessener seitlicher Versatz: 0,25 mm. Winkelabweichung korrigiert auf unter 0,3 Grad. Standard-Innenraumumgebung, Umgebungstemperatur: 25 °C.

Schritt 1 – Auslegungsdrehmoment: Maximales Drehmoment 12,0 N·m × Betriebsfaktor 2,0 (Servo mit Umkehrungen) = 24,0 N·m Auslegungsdrehmoment.

Schritt 2 — Bohrungsgrößen: Sie benötigen eine Antriebsbohrung von 10 mm und eine Abtriebsbohrung von 12 mm. Prüfen Sie die Größentabelle auf Kupplungen, die diesen Bohrungsbereich abdecken.

Schritt 3 – Drehmomentprüfung: Die 40-mm-Außendurchmesser-Variante ist für ein Dauerdrehmoment von 15,0 Nm ausgelegt. Das Auslegungsdrehmoment beträgt 24,0 Nm – dies überschreitet die Nennleistung der 40-mm-Variante. Verwenden Sie daher die 50-mm-Außendurchmesser-Variante mit einer Nennleistung von 30,0 Nm. Das Auslegungsdrehmoment von 24,0 Nm liegt innerhalb dieses Nennwerts. Die 50-mm-Variante ist für Bohrungen bis 25 mm geeignet – sowohl 10 mm als auch 12 mm sind zulässig. Verwenden Sie daher die 50-mm-Außendurchmesser-Variante.

Schritt 4 – Geschwindigkeitsprüfung: 50 mm Nenndrehzahl bei 3.500 U/min und 0,2 mm Versatz. Betrieb mit 2.500 U/min und 0,25 mm Versatz. Der Versatz liegt geringfügig über dem Referenzwert, daher ist die effektive Drehzahlgrenze etwas niedriger – ca. 3.200 U/min bei 0,25 mm. Die Betriebsdrehzahl von 2.500 U/min liegt deutlich darunter. Akzeptabel.

Schritt 5 – Überprüfung auf Fehlausrichtung: 50 mm, ausgelegt für einen maximalen Offset von 0,90 mm. Betrieb bei 0,25 mm = 28 % des Maximalwerts. Dies ist hervorragend – deutlich unter der empfohlenen Betriebsgrenze von 50 %. Lange Lebensdauer der Scheibe zu erwarten.

Schritt 6 — Trägheitsprüfung: Die Trägheitsmomente der 50-mm-Kupplung betragen 22,0 g·cm². Das Rotorträgheitsmoment des Motors (typisch für einen 4-Nm-Servomotor) liegt bei etwa 180 g·cm². Das Kupplungsträgheitsmoment beträgt 12,2 % des Rotorträgheitsmoments – etwas über dem Richtwert von 10 %, aber für eine CNC-Achse mit Standardbandbreite akzeptabel. Sollte sich die Servoeinstellung als schwierig erweisen, empfiehlt sich der Einsatz einer 40-mm-Kupplung mit einem höherwertigen Scheibenmaterial zur Reduzierung des Trägheitsmoments.

Ergebnis: Oldham-Kupplung (50 mm Außendurchmesser), Klemmnaben, 10 mm Antriebsbohrung, 12 mm Abtriebsbohrung, Standard-Acetalscheibe, Aluminiumnaben. Alle Parameter innerhalb der Spezifikation mit ausreichenden Toleranzen.

Abschluss

Das korrekte Lesen einer Oldham-Kupplungsgrößentabelle erfordert die Berücksichtigung aller Parameter, nicht nur von Bohrung und Drehmoment. Außendurchmesser und Länge bestimmen die Passgenauigkeit. Der Bohrungsbereich bestimmt die Wellenkompatibilität. Das Nenndrehmoment in Kombination mit dem Betriebsfaktor bestimmt die minimal zulässige Größe. Drehzahl, Fluchtungsfehlertoleranz und Trägheitsmoment gewährleisten, dass die gewählte Größe die betrieblichen Anforderungen der Anwendung erfüllt. Die systematische Bearbeitung jedes Parameters – wie im Auswahlbeispiel gezeigt – führt zu einer Spezifikation, die zuverlässige Leistung über eine lange Lebensdauer gewährleistet. Wird ein Parameter ausgelassen, besteht die Gefahr, eine Kupplung auszuwählen, die zwar die Passgenauigkeit aufweist, aber für den Betrieb ungeeignet ist.

Stöbern Sie in unserem Angebot vollständiger Oldham-Kupplungskatalog mit allen Datenblättern, oder Kontaktieren Sie unser Ingenieurteam für Unterstützung bei der Auswahl im Rahmen Ihrer konkreten Bewerbung.