DE2650881C3 - Kupplung für Pressen, insbesondere Spindelpressen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Kupplung für Pressen, insbesondere Spindelpressen. ·ιο

Es sind Kupplungen bekannt, bei denen eine im wesentlichen starre kreisförmige Platte auf der Abtriebswelle axial unverschieblich zwischen zwei beweglichen Antriebsteilen befestigt ist. Die am Umfang der Platte befestigten Reibbeläge werden von den Antriebsteilen erfaßt, wenn in den Antriebsteilen angeordnete Druckmittelzylinder mit einem Druckmittel beaufschlagt oder entsprechende mechanische Vorrichtungen betätigt werden. Diese Anordnung ist jedoch verhältnismäßig kompliziert aufgebaut und erfordert insbesondere eine sehr genaue Steuerung der Bewegung der Antriebsteile, damit beide Seiten der Reibbeläge gleichzeitig von den Antriebsteilen erfaßt werden.

Ferner sind Kupplungen bekannt, bei denen eine federnde, kreisförmige Platte mit am Umfang angeordneten Reibbelägen axial verschieblich auf der Abtriebswelle angeordnet ist, wobei nur ein Antriebsteil axial verschieblich ist. Beim Betätigen einer solchen Kupplung muß die gesamte federnde Platte mit ihren zugehörigen Bauteilen gegen das nicht verschiebliche Antriebsteil bewegt werden, wobei erhebliche Massenkräfte zu überwinden sind. Die Massenkräfte werden noch dadurch vergrößert, daß im Nabenbereich der Platte zusätzliche Bauelemente, z. B. zur Rückführung der Platte angeordnet sind, die auch das Bauvolumen in &^r> unerwünschter Weise vergrößern.

Man ist deshalb zu Kupplungen der im Oberbegriff des Anspruchs 1 beschriebenen Gattung übergegangen, die eine federnde Platte aufweisen, welche axial unverschieblich an der Abtriebswelle eingespannt ist, wobei in der Regel nur ein axial verschiebliches Antriebsteil vorgesehen ist, andererseits aber auch beide Antriebsteile etwa nach Art einer Zange verschoben werden können, um die Platte bzw. die an ihrem Umfang angeordneten Reibbeläge zu erfassen. Beim Betätigen einer derartigen Kupplung werden die am Umfang der federnden Platte angeordneten Reibbeläge zunächst von dem axial verschieblichen Antriebsteil erfaßt und in Richtung auf das axial unverschiebliche Antriebsteil bewegt Dabei braucht zwar nicht die gesamte Masse der federnden Platte beschleunigt bzw. bewegt zu werden, es ergeben sich aber Probleme daraus, daß die im Nabenbereich an der Abtriebswelle eingespannte federnde Platte in ihren äußeren Bereichen senkrecht zur Plattenebene verformt bzw. durchgebogen wird.

Bekanntlich ist zum Verformen einer derartig eingespannten Platte ein relativ großer Kraftaufwand erforderlich. Sollen die Verformungen bzw. Durchbiegungen im elastischen Bereich bleiben, dann sind nur verhältnismäßig geringe Durchbiegungen senkrecht zur Platlenebene zulässig. Infolgedessen sollte der Abstand der beiden Antriebsteile verhältnismäßig gering sein.

Andererseits kann sich bei gattungsgemäßen Kupplungen, die im allgemeinen hoch beansprucht sind, eine radial ungleichmäßige Wärmeverteilung in der Platte ergeben, die zusätzliche große Spannungen zur Folge hat, welche zum Beulen führen können. Das hat wiederum zur Folge, daß die Reibbeläge wenigstens teilweise auch während des Leerlaufs der Kupplung gegen das eine oder das andere Antriebsteil gepreßt werden. Neben einem großen Reibverschleiß ergibt sich dann eine weitere Erwärmung mit der Folge weitergehender Beulung, so daß man gezwungen ist, aus Sicherheitsgründen den Abstand der Antriebsteile sehr groß zu machen. Das widerspricht der obengenannten Förderung und führt außerdem zu langen Kupplungswegen und langen Schaltzeiten.

Bei gattungsfremden Kupplungen, z. B. für Kraftfahrzeuge, kennt man federnde kreisförmige Platten, die in einzelne Sektoren aufgelöst sind, welche an ihren Enden jeweils die Reibbeläge tragen (DE-GM 74 27 210). Eine solche Anordnung würde jedoch bei einer hochbelasteten Kupplung für Pressen zu Schwierigkeiten bei der Drehmomentübertragung führen. — Außerdem sind in diesem Zusammenhang Kupplungen bekannt, bei denen die Reibbeläge an ihrer der Abtriebswelle zugewandten Seite von einer geraden Kante begrenzt sind (DE-AS 20 36 761). Die insoweit bekannte Ausbildung der Reibbeläge hat jedoch die Entwicklung gattungsgemäßer Kupplungen nicht beeinflussen können, weil sie die Probleme bei der Verformung eingespannter Platten nicht berücksichtigt.

Aufgabe der Erfindung ist es, bei einer gattungsgemäßen Kupplung die beim Schalten der Kupplung in der federnden Platte konstruktionsbedingt auftretenden Spannungen zu reduzieren und dadurch unter Ausnutzung ihrer Werkstoffbeanspruchbarkeit die Platte stärker belastbar zu machen.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß die Reibbeläge an zwei bezüglich der Abtriebswelle einander gegenüberliegenden Umfangsabschnitten der Federplatte mit ihren der Abtriebswelle zugewandten Innenbegrenzungen längs gerader Linien verlaufen, die parallel zueinander und parallel zu Einspannkanten der Federplatte mit der Abtriebswelle liegen.

Bei der erfindungsgemaßen Kupplung ist die federnde Platte an der Abtriebswelle längs gerader Einspannkanten eingespannt Diesen Einspannkanten liegen die ebenfalls geraden Innenbegrenzungen der Reibbeläge gegenüber. Werden nun die Reibbeläge von den Antriebsteilen erfaßt, dann wird die federnde Platte bzw. wird der zwischen einander zugeordneten Innenbegrenzungen und Einspannkanten befindliche Abschnitt der federnden Platte wie ein beidseits eingesparter Träger verformt. Infolgedessen ergibt sich auch die Biegelinie eines an beiden Enden eingespannten Trägers. Anders ausgedrückt sind die Biegelinien von Abschnitten der federnden Platte, die sich zwischen zugeordneten Innenbegrenzungen der Reibbeläge und Einspannkanten im Bereich der Abtriebswelle erstrecken, zueinander parallel und verlaufen kongruent. Der Kraftbedarf für die elastische Verformung der Federplatte ist wesentlich geringer als wenn diese gemäß dem Stand der Technik räumlich (zu einem Konus) verformt wird. Die elastische Verformung läßt sich auch bei Wärmeeinfluß rechnerisch genau bestimmen. Beulspannungen treten nicht mehr auf.

Infolgedessen kann bei der erfindungsgemaßen Kupplung mit einem sehr geringen Hub des axial verschieblichen Antriebsteils gearbeitet werden. Das führt zu kurzen Schaltwegen und kurzen Schaltzeiten, wobei sich auch ein geringer Druckmittelverbrauch ergibt, wenn das axial verschiebliche Antriebsteil mit einem Druckmittel angetrieben wird. Es kann davon ausgegangen werden, daß die Reibbeläge immer eben bleiben und sich beim Verbiegen der Platte nicht bleibend verformen. Es können deshalb geringe Abstände zwischen Reibbelag und Antriebsteilen bei offener Kupplung eingehalten werden, ohne daß die Gefahr besteht, daß die Kupplung schleift. Unter Schleifen wird hier nicht jede Berührung des Reibbelages mit den Antriebsteilen verstanden, sondern nur eine Berührung unter einem gewissen Andruck, der unerwünschten Verschleiß und Erwärmung zur Folge hat. Unerwünschte Berührungen, die sich aus Unebenheiten der den Reibbelag tragenden federnden Platte ergeben, sind folglich nicht mehr zu erwarten. Wenn man bisher bei kreisförmigen federnden Platten einen Sicherheitsabstand von etwa 3 mm beidseits der Reibbeläge einhalten mußte, so wird man bei der erfindungsgemä-Ben Kupplung auf Abstände von 1 mm oder sogar weniger gehen können. Es versteht sich, daß hierdurch einerseits Druckmedium zur Betätigung der Hydraulikzylinder gespart wird, und daß andererseits die Schaltgeschwindigkeit der Kupplung wesentlich größer wird.

Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemaßen Kupp- · lung ergibt sich daraus, daß die Reibbeläge auf den Antriebsteilen einen Kreisring bestreichen, dessen Radiendifferenz größer ist als die Breite des Reibbelages. Die Reibbeläge stehen also mit einer größeren Fläche der Antriebsteile in Kontakt als das bei kreisringförmigen Reibbelägen der Fall ist. Das ist für den Verschleiß von untergeordneter Bedeutung, denn der Verschleiß findet nicht an den Antriebsteilen, sondern an den auswechselbaren Reibbelägen statt, es hat aber eine erhebliche Bedeutung für die Wärmeabführung, denn es wird eine wesentlich größere Fläche der Antriebsteile erwärmt und deshalb zur Wärmeableitung ausgenutzt.

Nach bevorzugter Ausführungsform der Erfindung kann die Federplatte in ihrem Hauptumriß eine Rechteckfläche bilden und/oder die die Reibbeläge tragenden Umfangsabschnitte der Federplatte können Rechteckflächen sein. Dadurch kann einerseits Material gespart werden und andererseits werden die Verhältnisse, insbesondere im Belastungsfo'I, übersichtlicher.

Wenn darüber hinaus in Richtung auf Reibbeläge sich vergrößernde seitliche Erleichterungsausnehmungen an der Federplatte vorgesehen werden, kann weiteres Gewicht gespart werden, wodurch das Massenträgheitsmoment des abgetriebenen Teils vermindert wird. Außerdem wird bei entsprechender Anordnung und Ausbildung der Erleichterungsausnehmungen eine gleichmäßige Verteilung der Biegespannungen erzielt

Zweckmäßig werden die Einspannkanten durch Zusammenschluß der Federplatte mit mindestens einer geradkantigen, auf der Abtriebswelle befestigten Stützplatte gebildet, die die gesamte Breite der Federplatte überdeckt.

Im folgenden wird die Erfindung anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels erläutert; es zeigt

F i g. 1 schematisch eine Draufsicht auf eine Kupplung,

Fig.2 schematisch einen Schnitt in Richtung H-II durch den Gegenstand nach Fi g. 1,

F i g. 3 eine Draufsicht auf eine Federplatte,

F i g. 4 eine Draufsicht auf eine Stützplatte.

Die dargestellte Kupplung weist zwei rotierende Antriebsteile 1, 2 auf, die koaxial zueinander und im Abstand voneinander angeordnet sind, so daß zwischen ihnen ein Spalt 3 gebildet ist. Das Antriebsteil 1 ist in Richtung der Pfeile 4 mit Hilfe einer nicht dargestellten Einrichtung, z. B. Hydraulikzylinder, in axialer Richtung verschieblich.

Koaxial zu den Antriebsteilen 1, 2 ist eine Abtriebswelle 5 angeordnet, die eine Federplatte 6 trägt, welche mit ihren Rändern 7, 8 in den Spalt 3 einfaßt.

Die Federplatte 6 besitzt eine im wesentlichen rechteckige Grundfläche und ist in an sich bekannter Weise an der Abtriebswelle 5 befestigt und eingespannt Zusätzlich ist die Federplatte 6 im Bereich der Abtriebswelle 5 zwischen einer oberen und einer unteren Stützplatte 9 bzw. 10 eingespannt Die Stützplatten 9, 10 weisen eine Länge auf, die etwa der Breite der Federplatte 6 entspricht. Die Verbindung zwischen der Federplatte 6 und den Stützplatten 9, 10 wird durch Reihen 11, 12 von Nieten hergestellt, die im Bereich der Längskanten der Stützplatten 9, 10 angeordnet sind. Zusätzliche Nieten 13 rings um die Abtriebswelle 5 verstärken die Verbindung. Im ganzen ist die Anordnung so, daß sowohl die Federplatte 6 als auch die Stützplatten 9, 10 axial unverschieblich und drehfest, z. B. durch Eingriff von Kerbzähnen 14 auf der Abtriebswelle 5 gehalten und an dieser eingespannt sind. Ausnehmungen 15, 16 an den Breitseiten der Stützplatten 9,10 dienen zur Gewichtsersparnis und zur Verringerung des Trägheitsmomentes.

Die Längsseiten 17, 18 der Stützplatten 9, 10 erstrecken sich parallel zu den Breitseiten 19, 20 der Federplatte 6. Längs der Breitseiten 19, 20 der Federplatte 6 sind streifenförmige im wesentlichen rechteckige Ränder 21, 22 gebildet, die jeweils auf der Oberseite und Unterseite der Federplatte 6 Reibbeläge 23, 24 bzw. 25, 26 tragen. Die Reibbeläge können ebenfalls streifenförmig sein, sie können aber auch aus einzelnen nebeneinander angeordneten Abschnitten bestehen, wenn nur die Anordnung im ganzen so getroffen ist, daß die Innenseiten 27 der Reibbeläge

23—26 längs gerader Linien angeordnet sind, die im wesentlichen parallel zueinander und auch parallel zu den Längsseiten 17, 18 der Stützplatten 9 bzw. 10 verlaufen.

Die Federplatte 6 weist zwischen dem von den Stützplatten 9, 10 eingespannten Bereich und den Rändern 21, 22 an ihren Längsseiten jeweils Ausnehmungen 28 auf, die einerseits der Materialersparnis dienen sowie andererseits derart ausgebildet sind, daß eine gleichmäßige Verteilung der Biegespannungen in radialer Richtung in der Federplatte erzielt wird.

Bei offener Kupplung ist zwischen den Reibbelägen 23—26 einerseits und den zugeordneten Reibflächen der Antriebsteile 1, 2 insgesamt ein Spiel von weniger als i mm vorhanden. Soll die Kupplung geschlossen werden, dann wird das Antriebsteil 1 in Richtung der Pfeile 4 in axialer Richtung bewegt, wobei es die Reibbeläge 23,25 erfaßt und die Federplatte 6 verformt, bis auch die Reibbeläge 24, 26 von der zugeordneten Reibfläche des Anlriebsteils 2 erfaßt werden. Entsprechend dem vorhandenen Anpreßdruck kann dann das gewünschte Drehmoment auf die Abtriebswelle 5 übertragen werden.

Beim Kuppeln verformt sich jede Seite der Federplatte 6 wie ein beidseits eingespannter Balken, ohne daß in der Federplatte 6 Beulspannungen auftreten.

Die Reibbeläge 23—26 werden von den zugeordneten Reibflächen der Antriebsteile 1, 2 in einem kreisringförmigen Bereich erfaßt, dessen Radiendifferenz größer ist als die Breite der Reibbeläge (F i g. 1), so daß eine gute Wärmeabfuhr über die entsprechend groß ausgebildeten Reibflächen der Antriebsieiie 1,2 möglich ist.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Kupplung für Pressen, insbesondere für Spindelpressen, mit einer an einer Abtriebswelle axial unverschieblich eingespannten Federplatte, die an ihrem Umfang auf beiden Plattenseiten angeordnete Reibbeläge aufweist und mit diesen zwischen kreisringförmige Antriebsteile faßt, wobei wenigstens ein Antriebsteil axial verschieblich ist und bei Betätigung der Kupplung die Reibbeläge zwischen sich und dem anderen Antriebstei! einspannt, dadurch gekennzeichnet, daß die Reibbeläge (23 bis 26) an zwei bezüglich der Abtriebswelle (5) einander gegenüberliegenden Umfangsabschnitten (21, 22) der Federplatte (6) mit ihren der Abtriebswelle (5) zugewandten Innenbegrenzungen längs gei ader Linien verlaufen, die parallel zueinander und parallel zu Einspannkanten (17, 18) der Federplatte (6) mit der Abtriebswelle (5) liegen.

2. Kupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Federplatte (6) in ihrem Hauptumriß eine Rechteckfläche bildet und/oder die die Reibbeläge (23—26) tragenden Umfangsabschnitte (21,22) der Federplatte (6) Rechteckflächen sind.

3. Kupplung nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch in Richtung auf die Reibbeläge (23—26) sich vergrößernde seitliche Erleichterungsausnehmungen (28) an der Federplatte (6).

4. Kupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einspannkanten durch Zusammen-Schluß der Federplatte (6) mit mindestens einer geradkantigen auf der Abtriebswelle (5) befestigten Stützplatte (9, 10) gebildet sind, die die gesamte Breite der Federplatte (6) überdeckt.

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