Königswelle
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Die Königswelle ist ein Maschinenelement. Die Welle hat an einem oder beiden Enden Kegel- oder Kronenräder, so dass eine Drehbewegung in andere Richtungen übertragen werden kann. Ferner bezeichnet eine Königswelle auch die zentrale Antriebswelle einer Maschine, die eine Drehbewegung von einem zentralen Antriebsmotor an andere Stellen der Maschine überträgt, auch wenn sich dabei die Richtung der Kraftübertragung nicht ändert.
Königswellen werden beispielsweise in Windmühlen eingesetzt.
[Bearbeiten] Königswellen in der Fahrzeugtechnik
Beim Hubschrauber erfolgt der Antrieb vom Triebwerk zu den Rotorblättern mit einer Königswelle.
Der Antrieb der Nockenwellen zur Ventilsteuerung an Viertaktmotoren wird teils mit Königswellen gelöst. Diese gelten auf Grund ihrer Drehzahlfestigkeit und Wartungsfreiheit auch heute noch als Ideallösung, haben jedoch wegen der vergleichsweise hohen Herstellungskosten lediglich einen Exotenstatus.
Bekannte Beispiele sind ältere Motorrad-Motoren von Norton und Ducati, letztere kombiniert mit einer desmodromischen Ventilsteuerung, die das Ventil über Ventilhebel nicht nur öffnet, sondern auch schließt. Auch im Porsche 550 und den BMW-RS Rennmotorrädern kamen Boxermotoren mit Königswellen zum Einsatz. Eines der wenigen aktuellen Beispiele ist der Zweizylindermotor der Kawasaki W650. Eines der wenigen Autos mit Nockenwellenantrieb durch Königswellen ist der Alta 1100 Le Mans Sport des Engländers Geoffrey Taylor aus dem Jahr 1932.[1] Bekannter ist sicher der Porsche Carrera 356.
Noch exotischer sind Nockenwellen, die die Lage einer üblichen Königswelle haben und z. B. über Kulissenscheiben (Chater-Lea) und Hebel die Ventile betätigen. Solche Konstruktionen werden oft - fachlich unkorrekt - als Königswelle mit montierter Nocke, Nockenscheibe oder Kulissenscheibe bezeichnet.
[Bearbeiten] Königswellen im Werkzeugmaschinenbau
Ältere Bearbeitungsmaschinen (in der Fertigungstechnik) und Sondermaschinen (Maschinen für Automatisierungsaufgaben) folgen einem Maschinenkonzept, das eine zentrale Antriebswelle durch die ganze Maschine hindurch vorsieht: die Königswelle.
Durch mehrere Abtriebe entlang dieser Königswelle werden verschiedene Aggregate angetrieben. Insbesondere bei Automatisierungsmaschinen werden an diesen Abtrieben spezielle Getriebe, wie Kurven- oder Kurbelgetriebe angebaut, die die für die jeweilige Aufgabe benötigte Einzelbewegung erzeugen. Eine Eigenschaft dieses Maschinenkonzeptes ist, dass alle Bewegungen und Aggregate fest gekoppelt mit dem Hauptantrieb laufen. Dies bedeutet, dass für jede Winkelstellung der Königswelle beschrieben ist, in welcher Stellung die Bewegungen und Aggregate stehen. So lässt sich ein Einrichtbetrieb an einer Maschine z.B. durch eine Handkurbel an der Königswelle realisieren. Daher sind Automatisierungsmaschinen nach diesem Maschinenkonzept auch wenig flexibel, da Änderungen der Fertigungen sehr oft mit Änderungen der Abtriebe an der Königswelle einhergehen.
Mehrspindel-Drehautomaten sind ein klassischer Einsatzfall solcher Antriebe. Auf ihnen werden z.B. die Großserien von Drehteilen für die Massenproduktion von Fahrzeuggetriebe-Gangrädern hergestellt.
Konstruktiv ist eine Maschine mit Königswelle eine besondere Herausforderung, weil viele kinematische Randbedingungen beachtet werden müssen. Auch die Montage der Maschine selbst erfordert besondere Kenntnisse, weil hierfür gewöhnlich viele zeitraubende Einstell- und Abstimmaufgaben anfallen. Die Königswellen wurden zunächst durch die Seiltriebe verdrängt, ehe sie im Fahrzeugbau wieder Eingang fanden.
Die Verwendung der Königswelle in Verbindung mit mehreren Abtrieben wurde daher fast vollständig durch die CNC-Technik in Verbindung mit Schritt- oder Servomotoren ersetzt, bzw. es werden einfache Bewegungen, die keine besonderen dynamischen Anforderungen erfüllen müssen, durch pneumatische oder hydraulische Zylinder ausgeführt.
Bei Maschinen, wo jedes Aggregat oder jede Bewegung mit einem eigenen dieser Antriebe ausgestattet sind, sind die Bewegungen nicht mechanisch gekoppelt, sondern werden meist durch eine speicherprogrammierbare elektronische Steuerungen (SPS) koordiniert. Dadurch werden diese Maschinen in ihrer Verwendung flexibler, und auch viele Einstell- und Abstimmaufgaben werden einfacher.
Siehe auch: Themenliste Fahrzeugtechnik, Kardanwelle
