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FACHGEBIET
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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Spannvorrichtung für
Zugmittelantriebe, d. h. Ketten-, Riemen-, Band- oder Seilantriebe,
insbesondere für drehrichtungswechselnde Ketten- oder Riemenantriebe.
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STAND DER TECHNIK
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Wie
bekannt, ist ein Zugmittelantrieb (Umschlingungsgetriebe) ein Getriebe,
bei dem ein Drehmoment zwischen zwei Wellen mit Hilfe eines, beide Wellenenden
umschlingenden Zugmittels übertragen wird. Die Wellen bei
Zugmittelantrieben sind voneinander beabstandet. Die Leistung wird
dabei nur in einem der beiden Trume des Zugmittels übertragen; dieses
wird als „Lasttrum” bezeichnet. Das rücklaufende
lastfreie Trum wird als „Leertrum” genannt. Als „Trum” wird
in diesem technischen Gebiet ein Teil oder Abschnitt des laufenden
Zugmittels verstanden.
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Kraftschlüssige
Zugmittelantriebe sind z. B. alle Formen von Riemenantrieben, bei
denen das Drehmoment durch die in der Kontaktfläche zwischen
Riemen und Riemenscheibe wirkenden Reibkräfte übertragen
wird. Dies ist z. B. bei Flachriemen, Keilriemen, Poly-V-Riemen
und Rundriemen der Fall. Die Grösse der auftretenden Reibkräfte
hängt von der Vorspannung ab, die mit Hilfe einer Spannrolle oder über
die Länge des Riemens einstellbar ist. Kraftschlüssige
Riemenantriebe eignen sich nicht zur positionsgenauen Übertragung
von Drehmomenten, da hierbei zumindest über deren Gebrauchsdauer des
Riemenantriebs zwangsläufig Schlupf zwischen Riemen und
Riemenscheibe auftritt.
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Formschlüssige
Zugmittelantriebe sind z. B. Kettenantriebe oder Zahnriemenantriebe.
Hier wird das Drehmoment durch Räder mit einer entsprechenden
formschlüssigen Profilierung (Kettenrad, Zahnrad) von der
Antriebswelle auf das Zugmittel und von diesem auf die Abtriebswelle übertragen.
Da kein Durchrutschen zwischen den eingreifenden Elementen möglich
ist, können formschlüssige Zugmittelantriebe auch
für Steueraufgaben eingesetzt werden.
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Die
Kettenantriebe z. B. eines Kassettenfördersystems in einem
Blechlagersystem sind jedoch hohen Belastungen und harten Betriebsbedingungen ausgesetzt.
So ist es möglich, dass z. B. eine Blechkassette schräg
eingezogen wird, was zu einem Blockieren des Kettenantriebs führen
kann.
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Bisher
wurden solche Betriebssituationen in der Praxis folgendermassen
entschärft:
- – Durch Einbau
von kraftschlüssigen Kupplungen an den Antriebswellen,
wobei die Antriebswelle beim Blockieren durchdreht. Die Anlage muss dann
durch einen Servicetechniker entspannt und wieder neu ausgerichtet
werden;
- – Durch Stromüberwachung des Antriebsmotors, wobei
der Antrieb bei einem starken Stromanstieg abgeschaltet wird.
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Beide
vorgenannten Massnahmen sind aber relativ ungenau und können
gegebenenfalls lediglich grössere Schäden an der
Anlage verhindern. Es wird nämlich durch diese Massnahmen
nicht gewährleistet, dass die Anlage im Pannenfall automatisch
abschaltet. Dadurch entsteht ein längerer Produktionsunterbruch
während der Entspannungszeit. Eventuell müssen
auch defekte Teile der Anlage ersetzt werden.
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Aus
der
EP 1 676 053 B1 ist
eine zweiarmige Spannvorrichtung für einen Antriebsriemen
eines Kraftfahrzeuges bekannt, umfassend
- – eine
erste und eine zweite Laufrolle, welche zum Zusammenwirken mit entsprechenden
Riemenläufen des Riemens ausgebildet sind;
- – einen ersten Arm, welcher die erste Laufrolle trägt
und um eine bewegliche Achse gelenkig angeordnet;
- – einen zweiten Arm, welcher die zweite Rolle trägt
und ebenfalls um die bewegliche Achse gelenkig angeordnet ist;
- – ein elastisches Mittel, das zumindest indirekt auf die
Arme wirkt, um den Riemen zu spannen;
- – ein bewegliches Element, das sich von dem ersten
und zweiten Arm unterscheidet, welches im Betrieb beweglich ist
und die bewegliche Achse trägt.
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Die
vorgenannte Lösung ist eine zweiarmige Spannvorrichtung,
die zwingend mit zwei Zugmittelabschnitten gleichzeitig zusammenwirkt
und deshalb in ihrer Anwendungsmöglichkeit stark begrenzt
ist. Beispielsweise für Kassettenfördersysteme
ist diese Spannvorrichtung eher ungeeignet.
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WESEN DER ERFINDUNG
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Der
Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, ein verbesserte Spannvorrichtung
zu schaffen, welche einerseits die erwähnten Nachteile
des Standes der Technik nicht aufweist und insbesondere einfach
im Aufbau ist sowie Schäden an der Anlage – trotz
einer einfacher Konstruktion – zuverlässig verhindert
sind.
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Die
gestellte Aufgabe wird durch die Merkmale des unabhängigen
Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterentwicklungen der
Lösung sind in den abhängigen Ansprüchen
angegeben.
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Die
Erfindung ging also von der zuvor dargelegten Spannvorrichtung für
Zugmittelantriebe, insbesondere drehrichtungswechselnde Ketten-
oder Riemenantriebe aus, wobei die Spannvorrichtung mit einem, gegen
eine Federkraft kippbar angeordneten Spannhebel und einem, am Spannhebel
gelagerten und mit dem Zugmittel zusammenwirkenden Spannelement
versehen ist.
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Das
Wesen der vorgeschlagenen Lösung wird darin gesehen, dass
der Spannhebel mit einem Kopfteil gelenkig verbunden ist, das ein,
quer zum Spannhebel angeordnetes Halteelement für die Aufnahme
einer vorgespannten Federeinheit zum Begrenzen der zulässigen
Betriebsspannung des Zugmittels, insbesondere eines Federpakets
aufweist. Dem Spannhebel ist eine zugmittelspannungsüberwachende
Einheit, insbesondere ein Sensor zugeordnet.
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Bei
einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist der Spannhebel
um eine Achse einer festen Halterung der Spannvorrichtung in einem
vorbestimmten Bereich bewegbar, z. B. schwenkbar oder kippbar angeordnet.
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Nach
einem weiteren Merkmal ist das Kopfteil mit dem Halteelement, vorzugsweise
einem Federbolzen in der fixen Halterung – bei Überlastung des
Zugmittels – in axialer Richtung des Federbolzens gegen
die Federkraft der Federeinheit verschiebbar gelagert.
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Es
ist ferner vorteilhaft, wenn der Spannhebel und das damit gelenkig
verbundene Kopfteil mit dem Halteelement, z. B. dem Federbolzen
und der Federeinheit, insbesondere dem Federpaket, zusammen eine
Spanneinheit bilden, die in der fixen Halterung in Längsrichtung
des Spannhebels verschiebbar angeordnet ist.
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Der
Spanneinheit ist eine zusätzliche vorspannungsregulierende
Einheit, vorzugsweise eine Zustellschraube mit einer Druckfeder
zugeordnet. Dadurch wird eine vorbestimmte permanente Kraft auf
das Spannelement gegeben.
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Die
zugmittelspannungsüberwachende Einheit, insbesondere der
Sensor, ist bei einer vorbestimmten Überlastung oder einer übermässigen
Längung des Zugmittels in einem, den Zugmittelantrieb abschaltenden
Betriebszustand. Vorteilhaft ist die zugmittelspannungsüberwachende
Einheit in Steuerverbindung mit der Steuerung des Zugmittelantriebs. Bei
einer Überlastung, z. B. bei einem Blockieren oder einem
Riss des Zugmittels, wird die zugmittelspannungsüberwachende
Einheit aktiv und gewährleistet, dass der Antrieb sicher
abgeschaltet wird.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG
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Die
Erfindung wird nachstehend anhand von Figuren erläutert,
welche ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel illustrieren.
Es zeigt:
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1 eine
schematische Seitenansicht eines Kettenantriebes mit der vorgeschlagenen Spannvorrichtung
im Montagezustand, bzw. beim Vorspannen des Zugmittels;
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2 eine
Seitenansicht, wie 1, im Betriebszustand des Spannhebels
bei Überlast;
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3 eine
Seitenansicht wie 1 im Betriebszustand des Spannhebels
bei Unterspannung;
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4 eine
perspektivische Darstellung der Spannvorrichtung nach 1,
im grösseren Massstab;
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5 ein
vertikales Querschnitt der Lösung nach 4;
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6–8 Seitenansichten
der Spannvorrichtung nach 4 in verschiedenen
Betriebszuständen nach 1–3.
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BESCHREIBUNG EINES AUSFÜHRUNGSBEISPIELES
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1 illustriert
einen Zugmittelantrieb 1, hier einen Kettenantrieb, der
mit mindestens einer erfindungsgemässen Spannvorrichtung 2 versehen
ist. Die Spannvorrichtung 2 ist hier im Montagezustand bzw.
beim Vorspannen eines endlosen Zugmittels in Form einer Kette 3 gezeigt,
die über Kettenräder 4, 5, 6 und 7 läuft,
mit der Spannvorrichtung 2 zusammenwirkt und einen geschlossenen
Pfad bildet.
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Dieser
Pfad hat in 1 einen ersten Kettenlauf 8,
eingeschlossen von den Kettenrädern 4 und 5, einen
zweiten Kettenlauf 9, eingeschlossen von den Kettenrädern 4, 6 und 7,
und einen dritten Kettenlauf 10, eingeschlossen von den
Kettenrädern 5 und 7. Die Spannvorrichtung 2 ist
in diesem Ausführungsbeispiel dem dritten Kettenlauf 10 (Zugtrum)
zugeordnet.
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Die
Spannvorrichtung 2 hat eine Spanneinheit 11, die
aus einem Spannhebel 12 und einem Kopfteil 13 (siehe 4 und 5)
besteht, welche durch ein Gelenk 14 miteinander gelenkig
verbunden sind. Das Kopfteil 13 ist mit einem Halteelement
in Form eines Federbolzens 15 fest verbunden, auf dem eine
Federeinheit angeordnet ist. Die Federeinheit ist bspw. ein Federpaket 16,
zwischen zwei Federstützringe 18 und 19 angeordnet
und durch eine Schraubenmutter 19 vorgespannt.
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Die
komplette Spanneinheit 11 ist auf einer Achse 20 einer
festen Halterung 21 gelagert. Die feste Halterung 21 dient
einerseits als Führung, um die Spanneinheit 11 zum
vorbestimmten Vorspannen der Kette 3 in der Höhe
mittels einer Zustellschraube 22 in Richtung des Doppelpfeils 23 zu
verstellen. Andererseits dient die Halterung 21 als Anschlag,
um das Federpaket 16 bei Überlastungen (2 und 7) gespannt
zu halten.
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Der
Spanneinheit 11 ist eine zusätzliche vorspannungsregulierende
Einheit zugeordnet, die in diesem Ausführungsbeispiel aus
der Zustellschraube 22 und einer, diese Zustellschraube 22 umgebende Druckfeder 24 besteht.
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Die
lose Kette 3 des Zugmittelantriebs 1 wird also
durch Zustellen der Zustellschraube 22 vorgespannt (1).
Die Druckfeder 24 auf der Zustellschraube 22 gibt
eine permanente Druckkraft auf die Spanneinheit 11 ab.
Bei einer vertikalen Verstellung der Spanneinheit 11 kann
der Spannhebel 12 relativ zur Achse 20 verschoben
werden. Zur Führung ist ein Langloch 25 im Spannhebel 12 vorgesehen
(6)
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Die
vorgeschlagene Spannvorrichtung 2 ist mit einer zugmittelspannungsüberwachenden
Einheit, insbesondere einem Sensor 26 ausgerüstet,
der die jeweilige Lage des Spannhebels 12 überwacht und
der in einem Bewegungsbereich des Spannhebels 12 an der
festen Halterung 21 angeordnet ist (4). Beim Überschreiten
einer vorbestimmten Überlastung oder bei einer übermässigen
Längung des Zugmittels 3 ist der Sensor 26 jeweils
in seinem aktiven, den Zugmittelantrieb 1 abschaltenden
Betriebszustand.
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Am
unteren Ende des Spannhebels 12 (4) ist bei
dieser Ausführung ein einziges Spannelement, d. h. ein
Kettenrad 27 in an sich bekannter Weise drehbar gelagert.
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In
den 2 und 3 sowie 6 bis 8 ist
die Funktionsweise der dargestellten Spannvorrichtung 2 ersichtlich.
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In
der 6 ist der normale Betriebszustand zu sehen. In
diesem Betriebszustand ist der Spannhebel 12 in einer senkrechten
Stellung und die Achse 20 befindet sich um die Mitte des
Langloches 25. Mittels der Zustellschraube 22wurde
die Kette 3 vorgespannt. Durch die Druckfeder 24 der
Spannvorrichtung 2 wirkt eine vorbestimmte permanente Druckkraft
auf die Kette 3. In dieser Stellung ist der Sensor 26 von
der Spanneinheit 11 abgedeckt, d. h. er ist inaktiv.
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Bei
einer Überspannung der Kette 3, z. B. bei einem
Blockieren der Kette 3, wird der Spannhebel 12 der
Spanneinheit 11 um die Achse 20, in diesem Ausführungsbeispiel,
nach hinten in Richtung des Pfeils 28 ausgelenkt (7).
Die untere Kante der Halterung 21 dient dabei als Anschlag
für den Spannhebel 12 (siehe 7).
Dabei bewegt sich der Federbolzen 15 in einem Langloch 29 der
fixen Halterung 21 zur Seite, in diesem Ausführungsbeispiel
nach links (siehe auch 4). Dabei wird das Federpaket 16 zusammengedrückt
bzw. gespannt. In diesem Betriebszustand fällt die Spanneinheit 11 vom
Sensor 26 ab, wodurch der Zugmittelantrieb 1 automatisch abgeschaltet
wird.
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Tritt
jedoch eine Unterspannung bzw. eine übermässige
Längung der Kette 3 auf, z. B. infolge eines Kettenrisses,
bewegt sich die Spanneinheit 11 in diesem Ausführungsbeispiel
nach unten in Richtung des Pfeils 30 (siehe 3 und 8),
wodurch der Sensor 26 aktiviert wird. Aufgrund des aktivierten Sensors 26 wird
der Zugmittelantrieb 1 automatisch abgeschaltet.
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Die
vorgeschlagene Spannvorrichtung 2 kann bei jedem Zugmittelantrieb,
insbesondere in drehrichtungsändernden Ketten- oder Riemenantrieben
vorteilhaft eingesetzt werden. Dort befindet sich die Spannvorrichtung 2 je
nach Drehrichtung entweder im Zug- oder im Lostrum des Zugmittelantriebes 1.
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Die
vorliegende Erfindung zeichnet sich durch eine einfache Konstruktion
aus, wobei im Pannenfall die Anlage zuverlässig abgeschaltet
wird. Bisherige Nachteile wie Produktionsunterbruch und Schäden
an der Anlage können dadurch weitgehend vermieden werden.
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Bei Überlastung
der Kette 3 oder einem Riss der Kette 3 wird der
Sensor 26 der Kettenspannungsüberwachung aktiv
und der Antrieb wird sofort abgeschaltet. Bei kleineren Überlastungen
des Kettenantriebs wird aber zuerst der Kettenspanner lediglich einfedern,
wobei der Sensor 26 nicht aktiviert und deshalb die Anlage
nicht abgeschaltet wird. Bei grösseren Überlastungen
wird der Antrieb jedoch abgeschaltet, z. B. beim Überschreiten
eines vorbestimmten Einfederweges des Federpakets 16. Der
zuvor erwähnte Anschlag des Spannhebels 12 ist
in der 7 mit 31 bezeichnet.
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Die
vorgeschlagene Spannvorrichtung 2 kann besonders vorteilhaft
in Blechlagersystemen (z. B. Regalbediengeräten) zur Förderung
von Blechkassetten eingesetzt werden. Das Federpaket 16 wird
dabei so vorgespannt, dass die wirkenden Federkräfte grösser
als die Haftreibung einer zu ziehenden bzw. zu stossenden Blechkassette
sind. Dadurch kann sogar ein Schwingverhalten der Blechkassette beim
Anfahren des Kettenantriebs vermieden werden.
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Die
Spannvorrichtung 2 ist weiter vorteilhaft in Fördersystemen
einsetzbar, wobei Lasten über die Kette oder den Riemen
gefördert werden und eine ständige Gefahr des
Verklemmens des Förderguts besteht.
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Durch
das Verwenden von Tellerfedern für das Federpaket 16 ist
die Spannvorrichtung 2 auch für besonders hohe
Ketten- oder Riemenspannungen geeignet.
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Durch
das integrierte Federsystem (Federpaket 16) ist es auch
möglich, eine Förderlast kurzzeitig an einen Anschlag
zu drücken und somit genau zu positionieren. Dazu muss
der Sensor 26 so eingestellt werden, dass eine gewisse
Auslenkung des Spannhebels 12 vor dessen Aktivierung akzeptiert wird.
Zur Aufnahme solcher Überdrücke sollte die Spannvorrichtung 2 vorzugsweise
im Zugtrum angeordnet sein.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Zugmittelantrieb
- 2
- Spannvorrichtung
- 3
- Zugmittel/Kette
- 4
- Spannelement/Kettenrad
- 5
- Spannelement/Kettenrad
- 6
- Spannelement/Kettenrad
- 7
- Spannelement/Kettenrad
- 8
- Erster
Kettenlauf
- 9
- Zweiter
Kettenlauf
- 10
- Dritter
Kettenlauf
- 11
- Spanneinheit
- 12
- Spannhebel
- 13
- Kopfteil
- 14
- Gelenk
- 15
- Halteelement/Federbolzen
- 16
- Federeinheit/Federpaket
- 17
- Federstützring
- 18
- Federstützring
- 19
- Schraubenmutter
- 20
- Achse
- 21
- Halterung
- 22
- Zustellschraube
- 23
- Doppelpfeil
- 24
- Druckfeder
- 25
- Langloch
in 12
- 26
- Sensor
- 27
- Spannelement/Kettenrad
- 28
- Pfeil
- 29
- Langloch
in 21
- 30
- Pfeil
- 31
- Anschlag
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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