-
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung
zur Begrenzung der Drehmomentbelastung einer Antriebseinheit einer
Maschine und/oder Anlage nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
-
Für
Späneförderer von
spanabhebenden Werkzeugmaschinen sind bereits Drehmoment begrenzende
Vorrichtungen bekannt geworden, die einen Stopp des Späneförderers
bei Überlast,
beispielsweise beim Verklemmen von Spänen oder sonstigen Partikeln
auslösen.
Derartige handelsübliche
Drehmomentbegrenzer weisen üblicherweise
einen ortsfest bezüglich
der Maschine und/oder Anlage montierbaren Grundrahmen und eine beweglich
gelagerte, mit einem Antriebsmotor fest verbundene Drehmomentstütze auf.
Das über
den Antriebsmotor auf die Drehmomentstütze wirkende Drehmoment lenkt
diese gegen eine Rückstellfeder
aus, wobei ein Schalter vorgesehen wird, der eine über einen Schwellwert
hinausgehende Auslenkung erfasst. Über den Schalter wird der Stopp
der Antriebseinheit und gegebenenfalls auch eine Anzeige zum Anzeigen
der Drehmomentüberschreitung
betätigt.
-
Alle bekannte Einrichtungen zur Drehmomentbegrenzung
dieser Art sind nur in einer Drehrichtung des Antriebsmotors zur
Drehmomentüberwachung
geeignet.
-
Aufgabe der Erfindung ist es demgegenüber, eine
Vorrichtung vorzuschlagen, mittels der das von dem Antriebsmotor
ausgeübte
Drehmoment in beide Drehrichtungen überwacht und bei Bedarf begrenzt werden
kann.
-
Diese Aufgabe wird ausgehend von
einer Vorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 durch dessen
kennzeichnende Merkmale gelöst.
-
Durch die in den Unteransprüchen genannten
Maßnahmen
sind vorteilhafte Ausführungen
und Weiterbildungen der Erfindung möglich.
-
Dementsprechend zeichnet sich die
Erfindung dadurch aus, dass die Rückstelleinheit ausgehend von
einer Neutralstellung der Drehmomentstütze wenigstens zwei verschiedenen
Bewegungsrichtungen der Drehmomentstütze entgegenwirkend ausgebildet
ist.
-
Auf diese weise kann eine Antriebseinheit eine
Drehmomentüberwachung
und bei Bedarf eine Drehmomentbegrenzung in beide Drehrichtungen stattfinden.
Im Falle einer Förderanlage,
beispielsweise einem umlaufenden Späneförderer oder auch einem Bandförderer kann
demnach eine Drehmomentüberwachung
in beide Umlaufrichtungen stattfinden. Dies ist beispielsweise dann
von Vorteil, wenn im Falle einer Drehmomentüberschreitung ein Umkehrbetrieb
vorgesehen wird, um die Ursache der Drehmomentüberschreitung, beispielsweise
eingeklemmte Späne
oder sonstige Partikel zu entfernen. Je nachdem können derartige
Ursachen für
eine Drehmomentüberschreitung
derart vorliegen, dass sie bei einer Umkehrung der Antriebsrichtung
ebenfalls wirken, so dass bei Einsatz einer erfindungsgemäßen Drehmomentbegrenzung
eine Überlastung des
Antriebes vermieden wird. Da die Überlastung in umgekehrter Antriebsrichtung
ebenfalls erkannt wird, ist die Ursache dementsprechend ohne Schaden
des Antriebs von einer Wartungsperson zu beheben.
-
In einer bevorzugten Ausführungsform
umfasst die Rückstelleinheit
wenigstens zwei separate Rückstellelemente.
Dies bietet den Vorteil, dass die aufzubringende Rückstellkraft
in die jeweilige Auslenkungsrichtung der Drehmomentstütze besser
einstellbar ist.
-
Darüber hinaus wird in einer Weiterbildung dieser
Ausführungsform
eine Rückstellfeder
als Rückstellelement
vorgesehen. Eine Feder, beispielsweise in Form einer Zug- oder Druckfeder
ist ein handelsübliches
Bauelement und ermöglicht
demnach die Fertigung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung mit wenig Aufwand.
Darüber
hinaus bietet eine Rückstellfeder
den Vorteil, dass die Kraft linear vom Weg abhängt, so dass die Rückstellkraft
proportional mit der Auslenkung anwächst, wodurch die Einstellung vereinfacht
wird.
-
In einer bevorzugten Ausführungsvariante der
Erfindung werden zwei Rückstellelemente,
beispielsweise zwei Rückstellfedern
mit entgegengesetzt gerichteter Rückstellkraft vorgesehen. Auf
diese Weise kann die Vorrichtung zur Überwachung des Drehmoments
einer Antriebseinheit in beide Umlaufrichtungen insgesamt symmetrisch
aufgebaut werden. Ein symmetrischer Aufbau bietet viele Vorteile. Unter
anderem wird dabei auch die Anzahl unterschiedlicher Teile reduziert
und somit die Fertigung vereinfacht.
-
In einer Weiterbildung dieser Ausführungsform
wird darüber
hinaus eine Auskopplungseinheit zum Auskoppeln der Rückstellkraft
eines Rückstellelements
bei Betätigung
des anderen Rückstellelements
vorgesehen. Somit wird auf die Drehmomentstütze bei Auslenkung aus der
Neutralstellung jeweils nur mit Hilfe von einem Rückstellelement
eingewirkt, während
das andere Rückstellelement
ausgekoppelt ist. Dadurch ist die Einstellung der Drehmomentbegrenzung
bzw. des Schwellwertes für
ein maximales Drehmoment, bei dem eine entsprechende Reaktion, beispielsweise
ein Stopp des Motors oder die Anzeige der Drehmomentüberschreitung
ausgelöst
wird, nur noch von einem Rückstellelement
abhängig.
Dies vereinfacht zum einen die Einstellung der Drehmomentbegrenzung
und erleichtert auch die Dimensionierung der Rückstellelemente.
-
Die genannte Auskoppeleinheit wird
bevorzugt in Form eines Anschlags ausgebildet, der die maximale
Auslenkung eines Rückstellelementes
begrenzt. Ein solcher Anschlag kann auch verstellbar ausgebildet
werden, so dass die maximale Auslenkung des Rückstellelementes und somit
der Moment des Auskoppelns einstellbar ist.
-
In einer Weiterbildung der Erfindung
wird weiterhin ein Stellelement zum Einstellen der Rückstellkraft
vorgesehen. Bei einer solchen Ausführungsform kann der gewünschte Schwellwert
des Drehmoments mit Hilfe des Stellelementes eingestellt werden,
wodurch sich eine größere Flexibilität in der
Anwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung ergibt.
-
Die Anordnung des Stellelementes
zwischen dem, z.B. als Feder ausgebildeten Rückstellelement und der Drehmomentstütze bietet
die Möglichkeit,
einerseits eine maximale Auslenkung des Rückstellelementes, z.B. mit
Hilfe des Auskoppelanschlags vorzusehen und andererseits zusätzlich eine
verstellbare Rückstellkraft
durch entsprechende Ausbildung des Stellelementes zwischen Rückstellelement
und Drehmomentstütze
vorzusehen.
-
In einer besonderen Weiterbildung
dieser Ausführungsform
wird die Vorspannung des Rückstellelementes
abhängig
von der Lage oder Orientierung des Stellelementes zwischen der Drehmomentstütze und
dem Rückstellelement
ausgebildet. So kann durch entsprechende Änderung der Lage oder Orientierung
dieses Stellelementes die Vorspannung und somit auch die Rückstellkraft
bzw. der Schwellwert des zu überwachenden
Drehmoments definiert eingestellt werden.
-
Diese Ausführungsform kann weiterhin dahingehend
verbessert werden, dass unterschiedliche, positionsabhängige Aufnahmen
für die
Drehmomentstütze
in dem Stellelement zwischen dem Rückstellelement und der Drehmomentstütze vorgesehen sind.
Je nach Verwendung der entsprechenden Aufnahme können somit ganz bestimmte Vorspannungen
und somit Drehmomentwerte ausgewählt
werden.
-
Die Auskoppeleinheit wird wie oben
angedeutet bevorzugt verstellbar ausgebildet. Sie kann beispielsweise
als Schraube ausgebildet werden, die in das Stellelement einschraubbar
ist, so dass mittels der Schraube das Stellelement angezogen und
somit das Rückstellelement
gespannt oder entspannt werden kann. In diesem Fall kann die Auskoppeleinheit zugleich
dazu verwendet werden, das Stellelement von der Drehmomentstütze zu lösen, so
dass es leichter in seiner Lage oder Orientierung verändert werden
kann.
-
Vorteilhafterweise wird weiterhin
der Sensor als mechanischer Schalter ausgebildet. Ein mechanischer
Schalter ist wenig störanfällig und
kostengünstig
im Handel erhältlich.
Es ist jedoch ohne weiteres auch der Einsatz anderer Sensortechniken,
beispielsweise in Form kapazitiver oder induktiver Sensoren denkbar.
Auch optische, piezoelektrische oder sonstige Sensoren können eingesetzt
werden, um die Auslenkung der Drehmomentstütze gegen die Rückstellkraft
zu erfassen.
-
Bevorzugt wird die Anordnung so aufgebaut, dass
der Sensor in der Neutralstellung der Drehmomentstütze betätigt ist.
Dies bietet den Vorteil, dass bei einer Auslenkung der Drehmomentstütze in beide Richtungen
ein Schaltsignal mit nur einem Sensor erhältlich ist. Bei Verwendung
eines mechanischen Schalters kann darüber hinaus der Strom für den Antriebsmotor
unmittelbar über
diesen Schalter geleitet werden, so dass bei entsprechender Auslenkung
der Drehmomentstütze
der Schalter gelöst
und somit der Stromkreis für
den Motor unterbrochen wird. In diesem einfachsten Fall kann die
Vorrichtung zur Drehmomentbegrenzung gegebenenfalls sogar ohne Steuereinheit
eingesetzt werden.
-
Bevorzugt wird die Drehmomentstütze zwei- oder
mehrteilig ausgebildet. Hierdurch ist eine Anpassung der erfindungsgemäßen Vorrichtung
an unterschiedlichste Maschinen und Anlagen bzw. an unterschiedliche
Antriebseinheiten ohne größeren Aufwand
möglich.
Darüber
hinaus ist auch eine Variation der Hebellänge der Drehmomentstütze möglich. Auch
Wartungsarbeiten können
durch eine zwei- oder mehrteilige Drehmomentstütze vereinfacht werden.
-
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung
ist in der Zeichnung dargestellt und wird anhand der Figuren nachfolgend
näher erläutert.
-
Im Einzelnen zeigen
-
1 eine
perspektivische Darstellung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung von der Rückseite her
betrachtet,
-
2 eine
gegenüber 2 gedrehte perspektivische
Darstellung,
-
3 eine
perspektivische Darstellung der Vorrichtung gemäß 1 unter einem weiteren Blickwinkel und
-
4 eine
Stirnansicht des äußersten
Endbereichs der Drehmomentstütze
mit einem Teil eines zugehörigen
Schaltelementes.
-
Die Vorrichtung 1 gemäß 1 umfasst eine Anntriebseinheit
mit einem Elektromotor 2 und einem Winkelgetriebe 3.
Das Winkelgetriebe 3 ist mit einer Drehmomentstütze 4 verbunden,
die als Hebel ausgebildet ist. Die Verbindung kann mit Schrauben
bewerkstelligt werden, die durch die Befestigungsbohrungen 5 der
Drehmomentstütze 4 gesteckt
und in nicht näher
dargestellte Innengewinde des Getriebegehäuses 6 eingeschraubt
werden. Die Antriebswelle 7 durchsetzt eine Ausnehmung 8 der
Drehmomentstütze 4 und
wird beim Einsatz der Vorrichtung 1 mit dem anzutreibenden
Element der Maschine oder Anlage, beispielsweise einer Welle eines
umlaufenden Späneförderers
verbunden.
-
Die Drehmomentstütze durchsetzt einen Schlitz 9 eines
Grundrahmens 10 und erstreckt sich so ins Innere des Grundrahmens 10.
Die Drehmomentstütze 4 setzt
sich fort und tritt aus dem dem Schlitz 9 gegenüberliegenden
Schlitz 11 des Grundrahmens wieder aus dem Grundrahmen 10 aus
(vgl. 3).
-
Im Innern des Grundrahmens 10 sind
zwei Druckfedern 12, 13 angeordnet, die sich einerseits
an stirnseitigen Endplatten 14, 15 des Grundrahmens 10 und
andererseits an jeweils einem Anschlagelement 16, 17 abstützen.
-
Zwei Spannschrauben 18, 19 durchsetzen die
Endplatten 14, 15 des Grundrahmens 10 und
sind an den Anschlagelementen 16, 17 in nicht
näher dargestellte
Innengewinde eingeschraubt.
-
Die Anschlagelemente 16, 17 umfassen
einen, das besagte Innengewinde aufweisenden Zylinderabschnitt 20, 21,
der in die jeweilige Druckfeder 12, 13 eintaucht.
An die Zylinderabschnitte 20, 21 schließt sich
jeweils ein vergrößerter Aufnahmeabschnitt 22, 23 an,
an dem die jeweilige Druckfeder 12, 13 aufliegt.
Es ist daher möglich,
durch Spannen der Spannschrauben 18, 19 die Anschlagelemente 16, 17 anzuziehen
oder zu lösen
und so die Druckfedern 12, 13 zu spannen oder
zu entspannen.
-
Die Aufnahmeabschnitte 22, 23 umfassen Schlitzaufnahmen 24, 25, 26, 27 mit
unterschiedlicher Höhe
H zur innenseitigen Stirnseite. Die Drehmomentstütze 4 durchsetzt die
Aufnahmeabschnitte in solchen Schlitzaufnahmen 24, 25, 26, 27.
Die in der Darstellung gemäß 1 von der Drehmomentstütze 4 durchsetzenden
Schlitzaufnahmen erstrecken sich demnach nahezu über die gesamte Höhe des Aufnahmeabschnitts 22,
so dass der entsprechende Bereich der Drehmomentstütze nahezu
vollständig
von den Aufnahmeabschnitten 22, 23 umschlossen
ist.
-
Der die Aufnahmeabschnitte 22, 23 durchsetzende
Bereich der Drehmomentstütze 4 ist
bevorzugt als gerader Abschnitt mit zwei parallelen, rechtwinklig
zur Achse der Druckfedern 12, 13 und somit auch
zur Mittelachse der Anschlagelemente 16, 17 verlaufenden
Seiten ausgebildet, so dass die Aufnahmeabschnitte 22, 23 im
Wesentlichen über
ihren gesamten Durchmesser an der Drehmomentstütze 4 aufliegen können.
-
Außerhalb des Grundrahmens 10 auf
der dem Elektromotor 2 gegenüberliegenden Seite ist die Drehmomentstütze 4 mit
einem schmalen Schaltfinger 28 versehen, der auf seiner
einem Schalter 29 gegenüberliegenden
Seite mit zwei Auflaufschrägen
30, 31 versehen
ist (vgl. 3 und 4). Der Schaltfinger 28 drückt auf
ein im vorliegenden Fall als Schaltkugel 32 ausgebildetes
Schaltelement des Schalters 29, das in einem aus dem Schaltergehäuse 33 angeformten
Stutzen 34 beweglich gelagert ist. In der dargestellten
Neutralposition ist die Schaltkugel 32 in Richtung des
Pfeils E eingedrückt.
Bei einer Auslenkung der Drehmomentstütze 4 bzw. des Schaltfingers 28 in
eine der durch den Doppelpfeil A angegebenen Richtungen gelangt
die jeweilige Auflaufschräge 30, 31 in
den Auflagebereich der Schaltkugel 32, so dass diese nicht
mehr mit Druck beaufschlagt wird und entgegen der Eindrückrichtung
E aus dem Stutzen 34 ausfahren kann. Hierzu ist auf herkömmliche Weise
ein entsprechendes Druckelement, beispielsweise in Form einer Feder
in dem Schalter 29 vorgesehen.
-
Beim Ausfahren der Schaltkugel 32 entgegen
der Eindrückrichtung
E wird ein elektrischer Schalter im Inneren des Schaltergehäuses 33 geöffnet oder
geschlossen, so dass hieraus ein Schaltsignal zu erzeugen ist. Über den
Schalter kann auch unmittelbar der Antriebsstrom des Elektromotors 2 geführt werden,
so dass bei einer Unterbrechung des Schalters der Motor zum Stillstand
kommt.
-
Über
die Auflaufschrägen 30, 31 ist
es möglich,
bei Rückkehr
der Drehmomentstütze 4 in
die Neutralstellung die Schaltkugel 32 wieder in Richtung E
einzudrücken
und dabei den Schalter abhängig
von dessen Schaltrichtung zu schließen bzw. zu öffnen.
-
Die Antriebswelle 7 wird
mit einem anzutreibenden Element der jeweiligen Anlage oder Maschine,
beispielsweise einer rotierenden Welle eines Späneförderers verbunden. Der Grundrahmen 10 hingegen
wird mit dem statischen Teil der entsprechenden Maschine oder Anlage
verbunden. Bei einem Widerstand an der Antriebswelle 7 entsteht demnach
ein Drehmoment, das auf den Antriebsmotor 2 bzw. das Getriebegehäuse 6 des
Winkelgetriebes 3 wirkt. Aufgrund der festen Verbindung
zur Drehmomentstütze 4 ergibt
sich hieraus eine Auslenkung der Drehmomentstütze 4 abhängig von
der Drehrichtung des Motors 2 in eine der Richtungen des
Doppelpfeils A.
-
Hierdurch wird jeweils ein Anschlagelement 16, 17 gegen
die entsprechende Druckfeder 12, 13 gedrückt. Bei
ausreichend hohem Drehmoment kann die Druckfeder 12, 13 eingedrückt werden,
so dass der Schaltfinger 28 vor der Schaltkugel 32 ausgelenkt und
der Schalter 29 gelöst
wird. Das Drehmoment, bei dem diese Betätigung erfolgt, wird durch
die Vorspannung der jeweiligen Druckfeder 12, 13 festgelegt,
da diese den Gegendruck auf die Drehmomentstütze bestimmt, der einer Auslenkung
A entgegen wirkt.
-
Diese Vorspannung ist durch die Auswahl der
jeweiligen Schlitzaufnahme 24, 25, 26, 27 mit
vorbestimmten Werten einstellbar, die proportional zur jeweiligen
Höhe H
der entsprechenden Schlitzaufnahme sind.
-
Die Spannschrauben 18, 19 haben
mehrere Funktionen. Zum einen kann durch die Spannschraube 18, 19 das
jeweilige Anschlagelement 16, 17 unter verspannen
der entsprechenden Druckfeder 12, 13 angezogen
werden, so dass die entsprechenden Schlitzaufnahmen 24, 25, 26, 27 nicht
mehr von der Drehmomentstütze 4 durchsetzt
werden. In dieser Stellung kann das entsprechende Anschlagelement 16, 17 beispielsweise
durch seitliches Einstechen eines Werkzeugs wie einem Schraubenzieher
in eine der Schlitzaufnahmen 24, 25, 26, 27 und
anschließendes
Drehen verdreht werden und somit eine andere Schlitzaufnahme 24, 25, 26, 27 ausgewählt werden,
in die die Drehmomentstütze 4 eintauchen
soll. Durch anschließendes
Entspannen der entsprechenden Druckfeder 12, 13 durch
Herausdrehen der Spannschrauben 18, 19 kommt anschließend das entsprechende
Anschlagelement 16, 17 wieder zum Anliegen an
der Drehmomentstütze 4.
-
Durch die Spannschrauben 18, 19 in
Verbindung mit den Anschlagelementen 16, 17 bzw,
deren Aufnahmeabschnitte 22, 23 wird jedoch auch
die maximale Auslenkung der Druckfedern 12, 13 vorgegeben.
Auf diese Weise kann mittels der Spannschrauben 18, 19 die
Drehmomentbegrenzung so eingestellt werden, dass bei Auslenkung
der Drehmomentstütze 4 gegen
eine der Druckfedern 12, 13 die jeweils andere
Druckfeder keine Kraft auf die Drehmomentstütze auswirken kann, da sie
durch die entsprechende Spannschraube 18, 19 festgehalten
und somit ausgekoppelt wird. Dies ist ein wesentlicher Vorteil,
da das Drehmoment bei Auslenkung in einer der Richtungen der Auslenkungsrichtung
A nur noch durch eine der Druckfedern 12, 13 bestimmt
wird. Es ist auf diese Weise eine leichte und eindeutige Einstellung
des Drehmoments, bei dem der Schalter 29 ausgelöst wird,
möglich.
Darüber
hinaus lassen sich in beide Richtungen unterschiedliche Drehmomente zum
Auslösen
des Schalters 29 einstellen, ohne dass eine Einwirkung
der jeweils anderen Druckfeder 12, 13 zu berücksichtigen
ist.
-
Wird beispielsweise die Druckfeder 13 durch eine
Bewegung der Drehmomentstütze
in der Darstellung gemäß 1 nach unten ausgelenkt,
so wird durch die Spannschraube 18 und das zugehörige Anschlagelement 16 die
gegenüberliegende Druckfeder 12 fixiert,
so dass diese keine Kraft auf die Drehmomentstütze 4 ausüben kann.
In umgekehrter Richtung, d.h. bezogen auf die Darstellung gemäß 1 nach oben wird die Druckfeder 12 eingedrückt, die
Druckfeder 13 hingegen durch das andere Anschlagelement 17 in
Verbindung mit der Spannschraube 19 festgehalten.
-
Eine unterschiedliche Drehmomenteinstellung
in verschiedene Richtungen gemäß dem Doppelpfeil
A kann sinnvoll sein, wenn beispielsweise die an die Antriebswelle 7 angeschlossene Maschine oder
Anlage unterschiedliche Belastungsgrenzen in unterschiedliche Drehrichtungen
aufweist.
-
Durch die Drehmomentbegrenzung gemäß der Vorrichtung 1 können zum
einen Beschädigungen
an der angetriebenen Maschine oder Anlage vermieden werden. Darüber hinaus
kann eine Überlastung
der Antriebseinheit, d.h. vorliegend des Elektromotors 2 oder
des Winkelgetriebes 3 durch Eingrenzung des maximalen Drehmoments
vermieden werden.
-
- 1
- Vorrichtung
- 2
- Elektromotor
- 3
- Winkelgetriebe
- 4
- Drehmomentstütze
- 5
- Befestigungsbohrung
- 6
- Getriebegehäuse
- 7
- Antriebswelle
- 8
- Ausnehmung
- 9
- Schlitz
- 10
- Grundrahmen
- 11
- Schlitz
- 12
- Druckfeder
- 13
- Druckfeder
- 14
- Endplatte
- 15
- Endplatte
- 16
- Anschlagelement
- 17
- Anschlagelement
- 18
- Spannschraube
- 19
- Spannschraube
- 20
- Zylinderabschnitt
- 21
- Zylinderabschnitt
- 22
- Aufnahmeabschnitt
- 23
- Aufnahmeabschnitt
- 24
- Schlitzaufnahme
- 25
- Schlitzaufnahme
- 26
- Schlitzaufnahme
- 27
- Schaltfinger
- 28
- Schalter
- 29
- Auflaufschräge
- 30
- Auflaufschräge
- 31
- Auflaufschräge
- 32
- Schaltkugel
- 33
- Schaltergehäuse
- 34
- Stutzen