DE2649252B2 - Regelbares, elektromagnetisches Kupplungs- und/oder Bremssystem - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein steuerbares, elektromagnetisches Kupplungs- und/oder Bremssystem mit wenigstens einem über eine das Drehmoment übertragende Feder mit einer Welle kuppelbaren Ringanker, der entgegen der Kraft dieser Feder in axialer Richtung der Welle gegen den zugeordneten Elektromagneten bewegbar ist, sowie ein Verfahren zur Einstellung dieses Systems.

Bei derartigen Systemen bereitet die Steuerung der Drehzahl der Welle oder des auf sie oder von ihr über das System übertragenen Drehmomentes erhebliche Schwierigkeiten, wenn der Ansprechstrom des Magnetsystems, also der Strom, der erforderlich ist, um den Ringanker aus seiner Ruhelage heraus zu bewegen und in Anlage an den zugeordneten Magneten zu bringen, nicht kleiner ist als der kleinste Betriebsstrom, also derjenige Strom, der notwendig ist, um das erforderliche Antriebsmoment oder Bremsmoment über das System zu übertragen.

Dient, wie dies bei einem bekannten, aus Kupplung und Bremse bestehenden System (DE-OS 16 25 715) der Fall ist, die Rückstellfeder des Ringankers auch dazu, das Drehmoment vom Ringanker auf die Welle und umgekehrt zu übertragen, dann steht der Forderung, zur Erzielung eines geringen Ansprechstromes die Feder mit einer möglichst flachen Kennlinie auszuführen, die Forderung entgegen, der Feder die erforderliche Steifigkeit zur Übertragung des Drehmoments zu geben. Die bei dem bekannten System vorgesehene Sternfeder, deren zentraler Bereich mit einer Nabe und deren radial nach außen abstehende Arme mit dem Ringanker verbunden sind, muß daher so dimensioniert werden, daß die Arme auch ohne unzulässige Verformung das maximale Drehmoment übertragen können. Erschwerend kommt hierbei hinzu, daß der Wirkungsradius der einerseits an der Nabe und andererseits am Ringanker angreifenden Kräfte sehr unterschiedlich ist. Es ist deshalb zumindest sehr schwierig, diese Feder so zu dimensionieren, daß sie sowohl das maximale Drehmoment zu übertragen vermag als auch einen Ansprechstrom erreichen läßt, der kleiner ist als der kleinste Betriebsstrom.

Zwar ist es bei Kupplungs-Bremssystemen auch

bekannt, auf eine Rückstellfeder für den Ringanker zu verzichten und den Ringanker in einer Verzahnung der Welle oder einer Nabe zu führen. Die fehlende Rückstellkraft und Hemmungen, die beim axialen Verschieben des Ringankers in der Verzahlung auftreten können, können jedoch zu erheblichen Störungen des Regelbetriebes führen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein System der eingangs genannten Art zu schaffen, bei dem die

ίο Rückstellfeder des Ringankers zuverlässig das maximale Moment zu übertragen vermag, dennoch aber eine so flache Kennlinie hat, daß auch die Forderung erfüllt wird, daß der Ansprechstrom kleiner ist als der kleinste Betriebsstrom des Systems. Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Feder als

Ringfeder ausgebildet und in Richtung ihres Umfangs

abwechselnd mit dem. Ringanker und einem mit der

WeUe kuppelbaren Mitnehmer verbunden ist Bei einer derartigen Ringfeder haben die Angriffs-

punkte des Antriebsmomentes und des Lastmomentes den gleichen Abstand von der Drehachse. Daher sind die zwischen zwei aufeinanderfolgenden Verbindungsstellen liegenden Ringsegmente im wesentlichen nur auf Zug beansprucht Außerdem haben die Umfangskräfte infolge des großen Kraftarmes ein Minimum. Die Ringfeder kann deshalb mit einer so flachen Kennlinie ausgestattet werden, daß heißt aus einem so dünnen Material hergestellt werden, daß ohne Schwierigkeiten die Forderung hinsichtlich des Ansprechstromes erfüllt werden kann. Da der Ringanker nur von der Ringfeder geführt ist vermag ihn diese trotz ihrer flachen Kennlinie zuverlässig vom zugeordneten Magneten abzuheben, wenn dieser entregt wird. Störungen während des Steuerbetriebes sind deshalb ausgeschlossen.

Als vorteilhaft haben sich je vier Verbindungsstellen zwischen dem Ringanker und der Ringfeder sowie dieser und dem Mitnehmer erwiesen.
Ein minimaler Ansprechstrom erfordert eine genaue Einstellung des maximalen Luftspaltes zwischen dem Ringanker und der zugeordneten Anlagefläche des Magnetsystems. Um die Einstellung dieses Luftspaltes genau und einfach vornehmen zu können, ist zumindest der die Anlagefläche für den Ringanker oder eines an diesem vorgesehenen Reibbelages bildende Teil des Elektromagneten in axialer Richtung mittels einer mit einem Längsgewinde zusammenwirkenden Verstellmutter verstellbar, die um einen Winkel bestimmter Größe drehbar ist. Falls die räumlichen Verhältnisse es zulassen, kann natürlich anstelle einer Verstellmutter auch eine Verstellschraube verwendet werden.

Besonders einfach ist die Verkleinerung oder Vergrößerung des Luftspaltes um ein bestimmtes Maß dann, wenn der Verstellmutter eine Winkelschritte gleicher Größe zulassende Rastvorrichtung zugeordnet ist. In der Regel läßt sich jedoch eine ausreichende Verstellgenauigkeit auch dann erreichen, wenn die Verstellmutter in Umfangsrichtung in gleichen Abständen voneinander angeordnete, durch ein Gehäusefenster hindurch erreichbare Anschlagflächen für ein

Werkzeug aufweist. Mit Hilfe dieses Werkzeuges kann

dann die Verstellmutter ebenfalls um Winkelschritte gleicher Größe gedreht werden.

Bei der sowohl ein Kupplungs- als auch ein

Bremssystem in baulicher Vereinigung mit einem Elektromotor aufweisenden Ausführungsform greift die der Kupplung zugeordnete Verstellmutter an der axial verstellbaren Motorwelle über deren Lager in demjeni-

gen Lagerschild an, das auf der der Kupplung abgekehrten Seite des Antriebsmotors angeordnet ist, wobei sie in ein Gewiade dieses Lagerschildes eingreift und fest mit einer ein auf der Motorwelle sitzendes Lüfterrad fiberdeckenden Haube verbunden ist, die in Umfangsrichtung relativ zum Lagerschild um Winkelschritte gleicher Größe drehbar und mittels einer Rastvorrichtung in den diesen Schritten entsprechenden Stellungen feststellbar ist Die der Bremse zugeordnete Verstellmutter, die in ein Außengewinde des Spulengehäuses des Magnetsystems der Bremse eingreift, die Anlagefläche für den Ringanker bildet und in Umfangsrichtung in gleichen Abständen voneinander durch ein Gehäusefenster hindurch erreichbare Nocken aufweist, ist hierbei mittels einer Schraube in der gewählten Winkelstellung feststellbar.

Im folgenden ist die Erfindung an Hand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels im einzelnen erläutert Es zeigt

Fig. 1 einen Längsschnitt des das Kupplungs- und Bremssystem enthaltenden Teils einer Antriebsvorrichtung;

Fig.2 eine teilweise aufgebrochen und im Längsschnitt dargestellte Ansicht des dem Kupplungs- und Bremssystem abgekehrten Endes der Antriebsvorrichtung.

Eine Antriebsvorrichtung mit steuerbarer Drehzahl oder steuerbarem Antriebs- und steuerbarem Bremsmoment, wie sie beispielsweise zum Antrieb von Industrienähmaschinen verwendet wird, besteht aus einem Asynchronmotor, einer steuerbaren elektromagnetischen Kupplung und einer steuerbaren elektromagnetischen Bremse. Die beiden letzteren sind in einem gemeinsamen Gehäuse 12 angeordnet, das sich an das eine Ende des Motorgehäuses 14 anschließt

Das in das Gehäuse 12 ragende Ende der Motorwelle 16 trägt ein Schwungrad 18, mit der unter Bildung einer nach außen offcnen Ringnut eine ringförmige Kupplungsscheibe 20 fest verbunden ist, welche einen magnetisch aktiven Teil der Kupplung bildet In der Ringnut liegt in einem fest mit dem Gehäuse 12 verbundenen Spulengehäuse 22 die ringförmige Magnetspule 24 der Kupplung. Der äußere, über die Kupplungsscheibe 20 in axialer Richtung vorstehende Rand des Spulengehäuses 22 und die Kupplungsscheibe 20 bilden die beiden Polschuhe des Magnetsystems, über die der magnetische Fluß zu einem als Ringscheibe ausgebildeten R'nganker 26 fließt, welcher auf der der Kupplungsscheibe 20 zugekehrten Seite einen Reibbelag 28 trägt, welcher bei geschlossener Kupplung an der Kupplungsscheibe 20 anliegt.

Der Ringanker 26 ist über eine ringscheibenförmige Ringfeder 30, deren mittlerer Durchmesser etwa gleich dem mittleren Durchmesser des Ringankers ist, mit einer ersten Mitnehmerscheibe 32 verbunden, welche auf einer axial unverschiebbar im Gehäuse 12 gelagerten Abtriebswelle 34 sitzt, deren aus dem Gehäuse 12 herausragendes Ende eine Keilriemenscheibe 36 trägt. Die Ringfeder 30, welche sowohl der Führung des Ringankers 26 als auch der Übertragung des Drehmomentes von diesem auf die erste Mitnehmerscheibe 32 dient, hat eine sehr geringe Stärke von im Ausführungsbeispiel 03 mm, um eine sehr flache Kennlinie in dem Verschiebebereich des Ringankers zu erzielen, der etwa 0,5 mm bis 1 mm beträgt. Die Ringfeder 30 ist in Umfangsrichtung im Wechsel mit der Mitnehmerscheibe 32 und dem Ringanker 26 verbunden, wobei zwei aufeinanderfolgende Befestigungsstellen um 45° gegeneinander versetzt sind. Die Befestigungsstellen sowohl der Mitnehmerscheibe als auch des Ringankers sind daher um 90° gegeneinander versetzt Die auf der Abtriebswelle 34 in axialer Richtung verschiebbare Nabe der ersten Mitnehmerscheibe 32 wird mittels einer Feststellschraube 38 in der eingestellten Lage fixiert

Neben der ersten Mitnehmerscheibe 32 sitzt auf der Abtriebswelle 34 drehfest und gegen eine axiale Verschiebung durch eine Feststellschraube gesichert eine gleich ausgebildete, zweite Mitnehmerscheibe 40, mit der auf der der ersten Mitnehmerscheibe abgekehrten Seite Ober eine Ringfeder 42 ein Ringanker 44 gekuppelt ist Die Ringfeder 42 ist wie die Ringfeder 30 dimensioniert und in gleicher Weise wie diese mit dem

Ringanker sowie mit der Mitnehmerscheibe zur Drehmomentübertragung und Führung des Ringankers

verbunden.

Auf der der zweiten Mitnehmerscheibe 40 abgekehr-

ten Seite des Ringankers 44 ist im Gehäuse 12 fest und konzentrisch zur Abtriebswelle 34 ein nur zum Ringanker 44 hin offenes Spulengehäuse 46 angeordnet, in dem die Magnetspule 48 der Bremse liegt Die äußere und die innere zylindrische Wand des Spulengehäuses 46 bilden die beiden Polschuhe, über weiche der magnetische Fluß zum Ringanker 44 fließt

Das Spulengehäuse 46 ist auf seiner Außenseite mit einem Gewinde versehen, in das eine das Spulengehäuse 46 umfassende Verstellmutter 50 eingreift, die auf ihrer dem Ringanker 44 zugekehrten Stirnfläche einen Reibbelag 52 trägt, an welchem der Ringanker 44 anliegt, wenn die Bremse wirksam ist Eine Feststellschraube 54, welche das Gehäuse 12 durchdringt und an die Verstellmutter 50 andrückbar ist sichert diese gegen eine Drehung. Wie F i g. 1 zeigt ist die Versteilmutter 50 auf der dem Ringanker 44 abgekehrten Seite mit rippenförmigen Nocken 56 versehen, welche in Umfangsrichtung in gleichen Abständen voneinander angeordnet und mit einem Werkzeug durch ein Fenster 58 in der Stirnseite des Gehäuses 12 hindurch erreichbar sind. Nach dem Lösen der Feststellschraube 54 ist es hierdurch möglich, mittels eines Schraubenziehers od. dgl. die Verstellmutter 50 um eine wählbare Anzahl von Winkelschritten zu drehen, von denen jeder gleich dem Abstand von zwei aufeinanderfolgenden Nocken 56 ist Daher läßt sich in einfacher Weise ohne eine Spaltlehre der maximale Luftspalt zwischen dem Ringanker 44 und dem Reibbelag 52 einstellen. Hierzu wird nach dem Lösen der Feststellschraube 54 die Verstellmutter 50 bis zur drucklosen Anlage des Reibbelages 52 am Ringanker 44 verstellt. Die Berührung zwischen Reibbelag und Ringanker wird hierbei dadurch festgestellt, daß man von Hand die Antriebswelle 34 antreibt und die Verstellmutter 50 so

« weit dreht bis das für den Antrieb der Abtriebswelle erforderliche Drehmoment größer wird. Dann wird die Verstellmutter 50 um die dem gewünschten maximalen Luftspalt entsprechende Anzahl von Winkelschritten mit Hilfe der Nocken 56 in der entgegengesetzten Richtung gedreht und dann in dieser Position mittels der Feststellschraube 54 arretiert.

Um in entsprechender Weise den maximalen Luftspalt zwischen dem Reibbelag 28 und der Kupplungsscheibe 20 einstellen zu können, ist die Motorwelle 16 axial verschiebbar im Motorgehäuse 14 gelagert. Wie Fig.2 zeigt, ist die zentrale Bohrung desjenigen Lagerschildes 60, das auf der dem Gehäuse 12 abgekehrten Seite des Motorgehäuses 14 liegt, mit

einem Innengewinde versehen, in das das Gewinde des nabenförmigen Teils einer Verstellmutter 62 eingreift. Dieser nabenförmige Teil drückt über einen Zwischenring auf das die Motorwelle in diesem Lagerschild lagernde Wälzlager und über dieses die Motorwelle selbst und deren sie im anderen Lagerschild lagernde Wälzlager dieses gegen ein vorgespanntes Tellerfederpaket 64. Da die Kupplungsscheibe 20 zusammen mit dem Schwungrad 18 axial unverschiebbar auf der Motorwelle 16 sitzen, läßt sich durch Drehen der Verstellmutter 62 der Luftspalt zwischen der Kupplungsscheibe 20 und dem Reibbelag 28 verändern.

Wie F i g. 2 zeigt, ist die Verstellmutter 62 im Bereich zwischen dem benachbarten Lagerschild 60 und einem auf dem freien Ende der Motorwelle 16 sitzenden Lüfierrad 66 an der Innenseite der das Lüfterrad abdeckende Lüfterhaube 68 befestigt Die relativ zum Lagerschild um die Motorwelle 16 drehbare Lüfterhaube 68 ist in vorgegebenen Winkelstellungen mittels einer Federzunge 70 arretierbar, die am Lagerschild befestigt ist, nach außen über die Lüfterhaube 68 übersteht und in Nuten 72 der Lüfterhaube einrastbar ist, welche in gleichmäßigen Abständen in dem an das

-, Lagerschild anschließenden Rand vorgesehen sind. Um die Lüfterhaube 68 zusammen mit dieser die Verstellmutter 62 zu drehen, braucht nur die Federzunge 70 in eine Nut des Lagerschildes eingeführt zu werden. Sie gibt dann die Lüfterhaube 68 für eine Drehung um eine

ίο wählbare Anzahl von Winkelschritten frei. Zur Einstellung des Luftspaltes zwischen dem Reibbelag 28 und der Kupplungsscheibe 20 kann deshalb die Lüfterhaube 68 so weit in der einen Richtung gedreht werden, bis man beim Antrieb der Abtriebswelle 34 von Hand eine Erhöhung des Drehmoments feststellt Sodann wird die Lüfterhaube 68 uivi die dem gewünschten Luftspalt entsprechende Anzahl von Winkelschritten in der entgegengesetzten Richtung gedreht und dann wieder mit Hilfe der Federzunge 70 arretiert.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Regelbares, elektromagnetisches Kupplungs- und/oder Bremssystem mit wenigstens einem Ober eine das Drehmoment fibertragende Feder mit einer Welle kuppelbaren Ringanker, der entgegen der Kraft dieser Feder in axialer Richtung der Welle gegen den zugeordneten Elektromagneten bewegbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Feder als Ringfeder (30, 42) ausgebildet ist, die in Richtung ihres Umfangs abwechselnd mit dem Ringanker (26, 44) und einem mit der Welle (34) kuppelbaren Mitnehmer (32,40) verbunden ist

2. System nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch je vier Verbindungsstellen zwischen dem Ringanker (26,44) und der Ringfeder (30,42) sowie dieser und dem Mitnehmer (32,40).

3. System nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der mittlere Durchmesser der Ringfeder (30; 42) zumindest annähernd gleich dem mittleren Durchmesser des Ringankers (26; 44) ist