DE2245162C3 - Rutschkupplung für eine Kabelhaspeltrommel - Google Patents
Rutschkupplung für eine KabelhaspeltrommelInfo
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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 Überfahren, 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 16 062) 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 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 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-21)
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.
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 dei
Rutschkupplung nach F i g. 3.
Bei der Kabelhaspel nach den F i g. 1 und 2 ist ein aus
miteinander verschraubten Schalen la, Io 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 ib des Kupplungsgehäuses 1 verbunden ist Das Lager 8 ist zwischen der Außenfläche
der Antriebswelle 2 und der GehäuseschaJe la angeordnet und sichert das Kupplungsgehäuse 1 gegen
Axialverschiebungen auf der Antriebswelle 2.
Eine Antriebsnabe 9 ist im Kupplungsgehäuse 1 mit der Antriebswelle 2 verkeilt und besitzt drei sich nach
außen erstreckende Arme 10. Jeder Arm 10 ist über ein Gelenklager 12 mit einem tangentialen Lenker 11
verbunden. Diese Lenker 11 sind mit ihrem anderen Ende über je ein weiteres Gelenklager 13 mit den
schwächeren Abschnitten 16 von Stufenbolzen 14 verbunden, welche achsparallel 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 Gegendruckplatte
18 bewegen kann.
Die Druckplatte 19 ist auf den stärkeren Abschnitten jo
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 j>
18,19 angeordnet, so daß die Reibbeläge 22, 23 auf die
beiden Reibflächen dieser Kupplungsscheibe 24 einwirken. Die Kupplungsscheibe 24 ist durch Bolzen 25 mit
der Gehäuseschale Xa des Kupplungsgehäuses 1 fest 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 18,19 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-Gewinuebuchse 29 weist an seiner freien Stirnseite eine Blindbohrung 31
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 F i g. 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 3 Γ erfolgt über 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 von« 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 Aufwickeln 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 25 vorzusehen, welcher in Berührung mit der
Kupplungsscheibe 24 steht, um den Wärmeübergang zu verbessern.
Obwohl das Kupplungsgehäuse 1 vorzugsweise als 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.
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 Gebläselaufrades angebaut sind. Das
Kupplungsgehäuse 50 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, 506 sind
Zugänge 150a, 1506 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 78 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
ίο 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 Ausfahrung 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 50a, 506 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.
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 Ausfahrung 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 50a, 506 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 (4)
1. Rutschkupplung für eine Kabelhaspel trommel, bestehend aus je einer gegenüber einer Antriebswelle
axial verschiebbaren Druck- und Gegendruckplatte, einer zwischen diese beiden Platten 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) über
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.
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