DE2245162B2

DE2245162B2 - Rutschkupplung für eine Kabelhaspeltrommel

Info

Publication number: DE2245162B2
Application number: DE2245162A
Authority: DE
Inventors: John Brien Calverton Nottingham Mann (Ver. Koenigreich)
Original assignee: Metropolitan Tool and Products Ltd
Current assignee: Metropolitan Tool and Products Ltd
Priority date: 1971-09-17
Filing date: 1972-09-14
Publication date: 1981-02-19
Also published as: DE7233944U; US3780538A; CH555608A; AU462494B2; FI57918B; GB1357022A; IT968406B; SU553925A3; IE36694L; FR2154027A5; DD99062A5; HU164472B; CS197347B2; FI57918C; AU4666772A; JPS4838469A; JPS5534109B2; DE2245162C3; IE36694B1; ES406769A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Rutschkupplung für eine Kabelhaspeltrommel der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Gattung.

Fahrende Arbeitsmaschinen, die elektrische Antriebsmotoren aufweisen und über keine eigene Stromversorgung in Form von Akkumulatoren oder Batterien verfügen, wie insbesondere Kräne, müssen über ein elektrisches Kabel an das öffentliche Netz angeschlossen werden. Um während des Fahr- und Arbeitsbetriebs der Maschine Beschädigungen des Kabels z. B. durch Oberfahren, Schlaufenbildung od. dgl. zu vermeiden, werden stationäre oder auf der Arbeitsmaschine montierte Kabelhaspel verwendet, welche die jeweils ausgezogene Kabellänge durch entsprechendes Aufoder Abwickeln von einer Kabeltrommel stets straff gespannt halten.

Bei einer bekannten Kabelhaspel (DE-PS 12 (6 062) wird die Kabeltrommel von einem Antriebsmotor über ein Schneckengetriebe und eine Rutschkupplung angetrieben. Die Aufgabe der Rutschkupplung besteht darin, unabhängig von der jeweils ausgezogenen Kabellänge stets ein solches Drehmoment auf die Kabeltrommel zu übertragen, daß dieses Kabel unter einer ausreichend großen Spannung gehalten wird. Hierzu weist die bekannte Rutschkupplung je eine Druck- und Gegendruckplatte auf, die gegeneinander axial verschiebbar auf einer mit der Kabeltrommel verbundenen Antriebswelle drehfest angeordnet sind. Zwischen beiden Druckplatten ist eine als Schneckenrad ausgebildete s Kupplungsscheibe frei drehbar gelagert Die beiden Druckplatten werden durch eine Druckfeder von beiden Seiten gleichmäßig an die Kupplungsscheibe angedrückt, wobei die Größe dieses axialen Andrucks und damit die Größe des von der Kupplung übertragbaren

ίο Drehmoments durch Einstellung der Vorspannung der Druckfeder eingestellt werden kann. Es hat sich jedoch im praktischen Betrieb herausgestellt, daß nach längeren Betriebszeiten die Flanken der Keilnutverbindung zwischen der Antriebswelle und den beiden

is Druckplatten einem gewissen Verschleiß unterworfen sind, welcher zu mehr oder weniger ausgeprägten Höckern und Verformungen dieser Flanken führt Diese Verschleißerscheinungen behindern die freie axiale Verschiebbarkeit der beiden Druckplatten auf der

Antriebswelle. Eine Hemmung der freien axialen Verschiebbarkeit der beiden Druckplatten führt jedoch

zwangsläufig zu einer unerwünschten Änderung des von der Kupplung übertragbaren Drehmoments.

Nach längeren Betriebszeiten und teilweise abgenutz-

ten Reibbelägen konnte es daher vorkommen, daß auf die Kabeltrommel, insbesondere bei nahezu vollständig abgezogenem Kabel, ein zu geringes Drehmoment übertragen wurde, wodurch die Möglichkeit von Beschädigungen des durchhängenden Kabels bestand.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Rutschkupplung für eine Kabelhaspeltrommel der eingangs genannten Gattung zu schaffen, die auch nach langen Betriebszeiten unabhängig vom Verschleißzustand der Reibbeläge die Übertragung eines konstanten Drehmoments auf die

Kabelhaspeltrommel gewährleistet

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch das Kennzeichen des Patentanspruchs 1 gelöst

Durch die erfindungsgemäße Verwendung von' tangentialen Lenkern, die mit ihren beiden Enden über Gelenklager einerseits an der mit der Antriebswelle fest verbundenen Antriebsnabe und andererseits an der Gegendruckplatte oder an der Gegendruckplatte und an der Druckplatte angelenkt sind, wird sichergestellt, daß sich die beiden Druckplatten gegenüber der Kupplungsscheibe auch nach langen Betriebszeiten weitgehend reibungsfrei unter der Kraft der Druckfeder verschieben können. Da weder die tangentialen Lenker noch deren Gelenklager einem nennenswerten Verschleiß unterliegen, bleiben die Reibbeläge beider

so Druckplatten unabhängig von ihrem jeweiligen Verschleißzustand in gleichbleibend fester Druckanlage an den Reibflächen der Kupplungsscheibe, so daß auch das von der Rutschkupplung auf die Kabeltrommel übertragbare Drehmoment nahezu konstant bleibt.

Zweckmäßige Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche 2 bis 4.

Im folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung im einzelnen beschrieben. Es zeigt

F i g. 1 eine erste Ausführung einer Rutschkupplung im Axialschnitt;

Fig.2 eine teilgeschnittene Stirnansicht H-II der Rutschkupplung nach Fig. 1;
F i g. 3 eine zweite Ausführung einer Rutschkupplung im axialen Längsschnitt;

Fig.4 eine teilgeschnittene Draufsicht VI-Vl der Rutschkupplung nach F i g. 3.
Bei der Kabelhaspel nach den F i g. 1 und 2 ist ein aus

miteinander verschraubten Schalen la, \b bestehendes . geschlossenes Kupplungsgehäuse 1 auf einer hohlen Antriebswelle 2 in Lagern 4, 8 drehbar montiert Die Antriebswelle 2 wird von einem Motor 3 über ein Schneckengetriebe angetrieben. Am Kupplungsgehäuse 1 ist eine Kabeltrommel 101 befestigt Eine weitere Hohlwelle 5 ist koaxial in der Antriebswelle 2 gelagert und an ihrem äußeren freien Ende mit einem Ringflansch 6 verschweißt, welcher durch Schrauben 7 mit der Gehäuseschale \b des Kupplungsgehäuses 1 verbunden ist Das Lager 8 ist zwischen der Außenfläche der Antriebswelle 2 und der Gehäuseschale la angeordnet und sichert das Kupplungsgehäuse 1 gegen Axialverschiebungen auf der Antriebswelle 2.
Ff Eine Antriebsnabe 9 ist im Kupplungsgehäuse 1 mit

Ij der Antriebswelle 2 verkeilt und besitzt drei sich nach

ψ außen erstreckende Arme 10. leder Arm 10 ist über ein

_f ■ Gelenklager 12 mit einem tangentialen Lenker 11

Mi verbunden. Diese Lenker 11 sind mit ihryn anderen

!f Ende über je ein weiteres Gelenklager 13 mit den

% schwächeren Abschnitten 16 von Stufenbolzen 14

^} verbunden, welche achsparailel angeordnet sind und

;· noch einen stärkeren Abschnitt 15 aufweisen. Der

;; schwächere Abschnitt 16 durchgreift eine Bohrung 17 in

der Gegendruckplatte 18, die durch das Gelenklager 13 sowie die zwischen den Bolzenabschnitten 15 und 16 ^: gebildete Schulter axial festgelegt ist, so daß sich der

Stufenbolzen 14 nicht axial gegenüber der Gegendruck-, platte 18 bewegen kann.

Die Druckplatte 19 ist auf den stärkeren Abschnitten ·.. 15 der Bolzen 14 axial gleitend montiert Die beiden

Druckplatten 18, 19 weisen je drei laschenartige Ansätze 20,21 auf, an denen je zwei runde Reibbeläge 22, 23 befestigt sind. Eine Kupplungsscheibe 24 ist zwischen den Ansätzen 20, 21 der beiden Druckplatten 18,19 angeordnet, so daß die Reibbeläge 22,23 auf die beiden Reibflächen dieser Kupplungsscheibe 24 einwir-.·; ken. Die Kupplungsscheibe 24 ist durch Bolzen 25 mit

der Gehäuseschale la des Kupplungsgehäuses 1 fest i. verschraubt

Auf dem stärkeren Abschnitt 15 jedes Stufenbolzens 14 ist eine als Widerlager dienende Ringscheibe 26 für ■'■"; ein Tellerfederpaket 27 gleitend montiert Die Tellerfedern 27 drücken die Druckplatte 19 gegen die Kupplungsscheibe 24. Die einzelnen Ringscheiben 26 stützen sich mit ihrer äußeren Stirnfläche an einem Ringflansch 28 am äußeren Ende einer Einstell-Gewindebuchse 29 ab. Diese Gewindebuchse 29 steht mit ihrem Außengewinde mit einer an der Gegendruckplatte 18 angeformten Nabe 30 in Eingriff.

Durch die Verbindung der Gegendruckplatte 18 mit der Antriebsnabe 9 über die tangentialen Lenker 11 und die Gelenklager 12,13 sind die Druckplatten IS, 19 auch unter voller Belastung axial frei gegenüber der Antriebswelle 2 beweglich, so daß ein weitgehend konstanter Andruck zwischen den Reibbelägen 22, 23 und der Kupplungsscheibe 24 während der gesamten Lebensdauer der Reibbeläge aufrechterhalten bleibt

Der Ringflansch 28 der Einstell-Gewindebuchse 29 weist an seiner freien Stirnseite eine Blindbohruug 31 au auf, in die ein Stift zum Verdrehen der Gewindebuchse 29 in der Nabe 30 der Gegendruckplatte 18 eingeführt und damit der axiale Abstand zwischen der Druckplatte 19 und dem Ringflansch 28 verstellt werden kann. Dadurch wird der von den Reibbelägen 22, 23 auf die Kupplungsscheibe 24 von den Tellerfedern 27 ausgeübte Druck verändert Da beide Druckplatten 18 und 19 gegenüber der Kupplungsscheibe 24 schwimmend gelagert sind, werden gleiche Anpreßkräfte von den Reibbelägen 22,23 ausgeübt

Bei einer anderen, ebenfalls in Fig. 1 dargestellten Ausführung trägt der Ringflansch 28 an der Gewindebuchse 29 einen Zahnkranz 28', mit dem er mit einem Ritzel 31' in Eingriff steht, welches auf einem Ansatz der Ringscheibe 26 drehbar gelagert ist Der Zugang zum Ritzel 31' erfolgt Ober eine nicht dargestellte Öffnung in der Gehäuseschale ib.

Die Antriebswelle 2 wird vom Motor 3 so angetrieben, daß die am Kupplungsgehäuse 1 befestigte Kabeltrommel 101 das Kabel aufwickelt Die Antriebsnabe 9 mit den Armen 10 dreht sich mit der Antriebswelle und die tangentialen Lenker 11 übertragen das Drehmoment über die Gelenklager 12,13 auf die Stufenbolzen 14. Das vom Motor erzeugte Drehmoment wird in einem einstellbaren Verhältnis auf die Kupplungsscheibe 24 und somit über das Kupplungsgehäuse 1 auf die Kabeltrommel 101 durch die Reibung zwischen den Belägen 22, 23 und der Kupplungsscheibe 24 übertragen. Die Größe des übertragbaren Drehmoments hängt ab von dem Druck der Tellerfedern 27, der wiederum von dem axialen Abstand zwischen der Druckplatte 19 und der Ringscheibe 26 bestimmt wird. Es werden Tellerfedern verwendet, weil sich deren Federkraft mit dem Federweg in einem vorgegebenen Bereich nicht wesentlich ändert Obwohl der Abstand zwischen den Ringscheiben 26 und der Druckplatte 19 mit dem Verschleiß der Reibbeläge 22, 23 wächst sind nur wenige Einstellungen zur Aufrechterhaltung des axialen Schließdrucks vorzunehmen. Dies trägt zur Einhaltung eines weitgehend konstanten Drehmoments bei.

Bei der vorstehend beschriebenen Rutschkupplung laufen die einzelnen Bauteile trocken. Es ist jedoch auch möglich, ein ölgefülltes Gehäuse vorzusehen. Der Motor 3 treibt die Antriebswelle 2 mit einer Drehzahl an, die geringfügig größer als die maximale Drehzahl der Kabeltrommel ist, welche zum Aufwickein des Kabels ohne Durchhängen oder Schlaufenbildung erforderlich ist

Ein Kriterium zur Bestimmung der Federkraft der Tellerfedern 27 liegt darin, daß das maximal von der Kupplungsscheibe 24 übertragbare Drehmoment nicht ausreichen soll, um das Kabel bei stationärem Betrieb oder beim Anfahren zu zerstören, sondern es unter einer ausreichenden Spannung zu halten, wobei die Druck-und Gegendruckplatten 18 und 19 an der Kupplungsscheibe 24 durchrutschen. Wenn ein durchhängendes Kabel von der Kabeltrommel aufgewickelt worden ist, rutscht die Kupplung weiter durch, wobei die Reibungskräfte an der Kupplungsscheibe 24 ebenfalls annähernd konstant bleiben. Wenn das Kabel von der Haspeltrommel abgezogen wird, kann der Motor abgeschaltet werden, so daß die Kupplung dann als Bremse wirkt Dabei treten in keinem Fall übermäßige, auf die Kabeltrommel übertragene Drehmomentänderungen auf, auch wenn der Motor unter diesen Bedingungen anläuft Der Motor 3 kann abgeschaltet werden, wenn das Kabel von der Kabeltrommel 101 abgezogen wird oder wenn es vollständig aufgewickelt ist. Der Motor 3 kann jedoch auch weiterlaufen, wenn das Kabel voll abgezogen ist, da die erfindungsgemäße Anordnung verbesserte Wärmeableitungseigenschaften aufweist. Die Wärme wird hauptsächlich von der Kupplungsscheibe 24 über die Bolzen 25 auf das Kupplungsgehäuse 1 übertragen. In bestimmten Fällen ist es zweckmäßig, einen vollen oder unterbrochenen

Ringflansch am Kupplungsgehäuse 1 in der Linie der Bolzen 2Ά vorzusehen, welcher in Berührung mit der Kupplungsscheibe 24 steht, um den Wärmeübergang zu verbessern.

Obwohl das Kupplungsgehäuse 1 vorzugsweise als s Nabe für die Kabeltrommel 101 dient, kann die Kabeltrommel auch in anderen Positionen, z. B. an der Gegenseite des Motors, angeordnet werden. Die innere Hohlwelle 5 kann dann die Antriebskraft auf die Kabeltrommel 101 übertragen. ι ο

Bei der Ausführung nach den F i g. 3 und 4 besteht ein geschlossenes Kupplungsgehäuse 50 aus zwei Gehäuseschalen 50a und 506, die durch Bolzen 51 an eine doppelwandige Kupplungsscheibe 52 mit Lüfterschaufeln nach Art eines Gebiäselaufrades angebaut sind. Das Kupplungsgehäuse 5G ist auf einer inneren Hohlwelle 55 befestigt und gegenüber einer hohlen äußeren Antriebswelle 53 in einem Gleitlager 54 sowie einem Wälzlager 56 gelagert In jeder Gehäuseschale 50a, 50b sind Zugänge 150a, 150i> vorgesehen.

Eine Antriebsnabe 57 ist über einen Keil 58 mit der Antriebswelle 53 fest verbunden und weist zwei radiale Arme 59 auf, von denen jeder einen Querbolzen 60 trägt Tangentiale Lenker 63,64 sind über entsprechende Gelenklager 61,62 einerseits mit den Querbolzen 60 und andererseits über weitere Gelenklager 65, 66 mit einer Gegendruckplatte 67 und einer Druckplatte 68 verbunden. Jede Druckplatte 67,68 ist demzufolge mit der Antriebsnabe 57 über zwei tangentiale Lenker verbunden, die Axialbewegungen zulassen. Die Druckplatten 67,68 weisen drei gegenüberliegende laschenartige Ansätze auf, an denen Reibbeläge 69,70 paarweise befestigt sind Die Gegendruckplatte 67 weist an ihrem radial inneren Ende eine Anzahl von axialen Armen 71 auf, an denen eine Gewindebuchse 72 befestigt ist Auf dieser Gewindebuchse 72 ist eine Einstellbuchse 73 aufgeschraubt, an deren freiem Ende ein Radialflansch 74 mit Stirnverzahnung angeformt ist Ein Ritzel 75 kämmt mit der Stirnverzahnung des Radialflansches 74 und ist drehbar in einem axial verschiebbaren Stützring 76 montiert Durch Einführen eines Werkzeuges in eine Zentralöffnung 77 im Ritzel 75 kann die Gewindebuchse

75 verdreht werden, was eine entsprechende Verstellung des Abstandes zwischen dem Stützring 76 und der Druckplatte 68 sowie eine entsprechende Änderung der von Federpaketen 79 ausgeübten Andruckkraft bewirkt. Der axial verschiebbare Stützring 76 wird durch einen Zapfen 76a geführt, der in einem axialen Ansatz des Stützringes 76 eingreift und achsparallel neben dem Ritzel 75 angeordnet ist Der axiale buchsenförmige Ansatz am Stützring umschließt die an der Gegendruckplatte 67 befestigte Gewindebuchse 72.

Drei Bolzen 78 erstrecken sich achsparallel zum Stützring 76 und durchgreifen öffnungen in der Druckplatte 68. Der Stützring 76 läuft damit zusammen mit der Antriebswelle 53 um. Jeder Bolzen 78 ist lose im Stützring 76 gehalten und durch einen Sprengring zwischen der ersten Tellerfeder und dem Stützring 76 festgelegt Auf jeden Bolzen ist ein Federpaket 79 aufgeschoben, das die beiden Druckplatten 67,68 gegen die Kupplungsscheibe 52 andrückt Wie bei den oben beschriebenen Ausführungen ist der axiale Abstand zwischen der Gegendruckplatte 67 und dem Stützring

76 mit der Gewindebuchse 73 einstellbar, so daß auch der von den Reibbelägen 69,70 auf die Kupplungsscheibe 52 ausgeübte Druck eingestellt werden kann. Die Arbeitsweise dieser Ausführung nach den F i g. 3 und 4 entspricht im übrigen derjenigen nach den F i g. 1 und 2. Durch die ringförmige Kontaktfläche zwischen der Kupplungsscheibe 52 und den beiden Gehäuseschalen SOa, 5Ob wird eine intensive Wärmeableitung erreicht Von besonderem Vorteil bei dieser Ausführung ist ferner die einfache Einstellung des von den Druckplatten 67, 68 auf die Kupplungsscheibe 52 ausgeübten Andrucks.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Rutschkupplung für eine Kabelhaspeltrommel, bestehend aus je einer gegenüber einer Antriebswelle axial verschiebbaren Druck- und Gegendruckplatte, einer zwischen diese beiden Hatten greifenden, axial festliegenden Kupplungsscheibe und aus einer die Druck- und Gegendruckplatte gegen die Kupplungsscheibe pressenden Druckfeder deren Federkraft einstellbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Gegendruckplatte (18) oder die Gegendruckplatte (67) und die Druckplatte (68) Ober tangential gerichtete Lenker (11; 63) und Gelenklager (12,13; 61,65,62,66) mit Armen (10; 59) einer auf die Antriebswelle (2; 53) fest angeordneten Antriebsnabe (9; 57) verbunden ist bzw. sind.

2. Rutschkupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Gelenklager (13) zwischen den Lenkern (11) und der Gegendruckplatte (18) auf den schwächeren Abschnitten (16) von mit der Gegendruckplatte fest verbundenen achsparallelen Stufenbolzen (14) sitzen, auf deren stärkeren Abschnitten (15) die Druckplatte (19), die Druckfedern (27) in Form von Tellerfederpaketen und als Widerlager für die Druckfedern dienende Ringscheiben (26) geführt sind, wobei sich letztere an einem Ringflansch (28) einer auf der Antriebswelle (2) gleitenden und mit der Nabe (30) der Gegendruckplatte verschraubte Einstellbuchse (29) abstützen.

3. Rutschkupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebsnabe (57) in der Ebene der Kupplungsscheibe (52) angeordnet ist und auf dieser Nabe die Druck- und Gegendruckplatte (68 und 67) geführt sind.

4. Rutschkupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckplatte (19,68) und die Gegendruckplatte (18, 67) drei radial gerichtete laschenartige Ansätze (21, 20} aufweisen, an denen paarweise Reibbeläge (23,22; 70,69) befestigt sind.