DE2709735A1 - Formschluessige schaltkupplung - Google Patents

Description

Fritz Buser AG Maschinenfabrik, Wiler b/ützenstorf

(Schweiz)

Formschlüssige Schaltkupplung

Die Erfindung betrifft eine formschlüssige Schaltkupplung mit einem Gehäuse, einer ständig laufenden ersten Welle und einer ein- und aüsschaltbaren zweiten Welle sowie einem Kuppelstück, mit dem durch einen Steuerimpuls die zweite Welle mit der ersten Welle kuppelbar oder gegenüber dem Gehäuse sperrbar ist.

Formschlüssige Schaltkupplungen eignen sich zum Kuppeln und Trennen ihrer beiden Wellen in einer bestimmten gegenseitigen Winkellage. Weisen beispielsweise die beiden in Eingriff zu bringenden Teile einen einzigen Schaltnocken und eine einzige Schaltraste auf, so nehmen die beiden Teile beim Kuppeln immer dieselbe gegenseitige Winkellage ein. Nachteilig ist bei einer solchen Kupplung, dass beim Schalten während dem Betrieb sehr hohe Stösse auftreten, da wegen des Formschlusses eine Beschleunigung des einen Teils der Kupplung in praktisch unendlich kurzer Zeit auf die Betriebsdrehzahl erfolgt. Da jedoch die hierbei auftretenden Massenkräfte nicht beherrscht werden können, müssen solche Kupplungen, z.B. Zahnkupplungen, bei Stillstand geschaltet werden. Muss jedoch während des Betriebs geschaltet werden, so wird gewöhnlich der formschlüssigen Schaltkupplung eine kraftschlüssige Schaltkupplung zugeordnet. Dadurch ist jedoch die

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gleichbleibende Winkelposition zwischen den beiden Wellenleitungen nicht mehr gewährleistet.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine formschlüssige Schaltkupplung der eingangs beschriebenen Art so auszubilden, dass ein sanftes Schalten oder das Sperren des einen Teils der Kupplung ohne Schaltstösse möglich ist, wobei jedoch die vorbestimmte gegenseitige Winkellage der beiden Teile mit Sicherheit immer eingenommen wird..

Diese Aufgabe wird gemäss der Erfindung dadurch gelöst, dass das Kuppelstück einen parallel zu den Drehachsen der beiden Wellen angeordneten und an der zweiten Welle axial beweglich gelagerten Mitnehmer aufweist, der sich beim Ein- und Ausschalten längs je einer am Gehäuse und an der ersten Welle angeordneten Führungskurve zur Beschleunigung bzw. Verzögerung der zweiten Welle bewegt, bevor die Kupplung der beiden Wellen bzw. die Sperrung der zweiten Welle gegenüber dem Gehäuse erfolgt. *Die Unteransprüche zeigen vorteilhafte Weiterbildungen des Gegenstandes der Erfindung. Die Erfindung ist in den beiliegenden Zeichnungen in Form von Ausführungsbeispielen dargestellt und nachfolgend beschrieben. Es zeigt:

Fig. 1 einen Axialschnitt durch eine schematisch dargestellte formschlüssige Schaltkupplung,

Fig. 2 einen Schnitt lÄngs der Linie II - II in Fig. 1 und Fig. 3 einen Schnitt längs der Linie III - III in Fig. 1.

Die in Fig. 1 dargestellte formschlüseige Schaltkupplung weist eine erste Welle 1 auf, die ständig dreht und mit dem Antrieb verbunden ist. In Fig. 1 ist die Drehrichtung 2 der ersten Welle 1 - gegen das Wellenende gesehen - im Uhrzeigersinn angedeutet. Die

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Helle 1 ist in Wälzlagern 3 drehbar gelagert und ragt in den Hohl raum 4 eines Kupplungsgehäuses 5. An ihrem Ende ist mittels Schrauben 6 eine Scheibe 7 befestigt, an deren Oberfläche eine herzförmige Nut 8 eingearbeitet ist (Fig. 2).

Eine zweite Welle 11 ist koaxial zur ersten Welle 1 mittels Wälz lagern 12 im Kupplungsgehäuse 5 angeordnet. Die zweite Welle 11 trägt an ihrem in den Hohlraum 4 des Kupplungsgehäuses 5 ragenden Ende einen quaderförmigen Querträger 13, in dem ein T-Stück 15 radial beweglich gelagert ist, das in seinem axial verlaufenden Schenkel 18 einen Mitnehmerstift 14 verschiebbar trägt. Die Säule 16 des T-Stücks 15 liegt senkrecht zur zweiten Welle 11 im Quer träger 13 und steht unter der Kraftwirkung einer Druckfeder 17.

Der Schenkel 18 des T-Stücks 15 trägt den Mitnehmerstift 14, der seinerseits unter der Kraftwirkung einer weiteren Druckfeder 19 steht. Der Mltnehmerstift 14 wird demnach durch die Wirkung der beiden Druckfedern 17, 19 sowohl radial einwärts gezogen als auch axial in Richtung desjenigen Teils des Kupplungsgehäuses 5 gedrückt, in dem Betätigungsmittel angeordnet sind und der deshalb zweck- massig als Steuerblock 20 bezeichnet wird. In der gegen den Hohl raum 4 gerichteten Stirnfläche des Steuerblocks 20 ist eine weitere Nut 22 eingearbeitet, die sich von einer Rastbohrung 24 in zwei Teilen 25« 26 bis zu einer zentralen Bohrung 27 des Steuerblocks erstreckt (Fig. 3).

Im Steuerblock 20 ist ein pneumatisch schaltbares Hubaggregat 30 angeordnet« dessen Kolben 31 einen in die Rastbohrung 24 ragenden Stift 32 aufweist und unter der Wirkung einer Druckfeder 33 steht. Der Kolben 31 wird über eine Druckluftleitung 34 entgegengesetzt der Wirkung der Feder 33 beaufschlagt. In der in Fig. ^gezeich-

Λ neten Lage ist der Kolben 31 druckentlastet.

Bin weiteres Hubaggregat 35 ist in der Bohrung 27 angeordnet,

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dessen Ringkolben 36 unter der Wirkung von Druckfedern 37 steht und über eine Druckluftleitung 38 entgegengesetzt der Wirkung der Federn 37 beaufschlagbar ist. In Fig. 1 ist die Lage des Ringkolbens 36 bei Druckbeaufschlagung dargestellt, während bei Druckentlastung sich der Kolben selbsttätig gegen die Welle 1 in die andere Extremlage bewegt.

Zweckmässig ist der gesamte Innenraum des Kupplungsgehäuses 5 mit OeI gefüllt, so dass' die Schaltvorgänge praktisch abnützungsfrei verlaufen.

Die aus Fig. 2 ersichtliche Nut in der Scheibe 7 weist ebenfalls zwei Teilnuten 40, 41 auf, die an ihrem Stosspunkt eine Raststelle 42 bilden.

Für das Sperren der zweiten Welle 11 greift der Mitnehmerstift 14 unter der Wirkung der Feder 19 bei druckbelastetem Hubaggregat 30 in die Rastbohrung 24 und sperrt damit die zweite Welle 11 in einer ganz bestimmten Lage, während die Scheibe 7 mit der Nut 8 zusammen mit der ersten Welle 1 ständig weiterrotiert. Wird nun der Kolben 31 des Hubaggregats 30 druckentlastet, stösst der Stift 32 unter der Kraftwirkung der Feder 33 den Mitnehmer stift 14 aus der Rastbohrung 24 in die in Fig. 1 gezeichnete Lage, dessen Ende auf der Höhe des Grundes der Teilnute 26 liegt. Der ausgerastete Mitnehmerstift 14 wird zudem durch die Feder 17 an die ständig rotierende Scheibe 7 gedrückt, so dass er bei entsprechender Lage der Scheibe 7 in die Teilnut 40 eintritt. Es folgt nun eine gleichzeitige Bewegung der Enden des Mitnehmerstiftes 14 in den Teilnuten 26, 40, wodurch die zweite Welle 11 auf die Drehzahl der ersten Welle beschleunigt wird. Die beiden Teilnuten 26, 40 sind demnach zweckmässig als Einschaltkurven für den Mitnehmerstift 14 zu bezeichnen. Die zweite Welle 11 hat dann die Drehzahl der ersten Welle 1 erreicht, wenn der Mitnehmerstift 14 einerseits die Raststelle 42 in der Nut 8 und andererseits die zentrale

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Bohrung 27 des Steuerblocks 20 erreicht hat. In dieser Stellung drückt die Feder 17 den Mitnehmerstift 14 an die Innenwand der Bohrung 27. Diese Stellung des Mitnehmerstifts 14 bleibt so lange erhalten, bis der Ausschalt- und Sperrvorgang eingeleitet wird; dieser wird durch die Druckentlastung des Ringkolbens 36 eingeleitet, wobei die Federn 37 den Ringkolben 36 gegen den Mitnehmerstift 14 schieben. Das Ende des Mitnehmerstiftes 14 wird auf das Niveau des Grundes der Teilnut 25 der Kurve 22 verschoben und damit dem Mitnehmerstift'14 der Eintritt desselben in die Teilnut 25 ermöglicht. Gleichzeitig erfolgt auch der Austritt des anderen Endes des MitnehmerStiftes aus der Raststelle 42 in die Teilnut 41 der Scheibe 7. Es erfolgt nun die Verzögerung der zweiten Welle 11 bis auf die Drehzahl Null, die bei Einrasten des einen Endes des MitnehmerStiftes in die Rastbohrung 24 bei gleichzeitiger Freigabe des anderen Endes des MitnehmerStiftes 14 aus der Teilnut 41 erreicht ist« Die Teilnuten 25, 41 sind demnach zweckmässig als Ausschaltkurven zu bezeichnen. Wesentlich ist, dass der geschilderte BeschleunigungsVorgang die zweite Welle 11 zwangsläufig in eine ganz bestimmte Winkellage zur ersten Welle 1 bewegt und umgekehrt beim Verzögerungsvorgang die zweite Welle 11 immer in derselben Winkellage gesperrt wird. Diese beiden Lagen sind definiert einerseits durch die Raststelle 42 und andererseits durch die Rastbohrung 24, in die der Mitnehmerstift 14 eingreift.

Bei der in Fig. 1 gezeigten Auslegung wird für das Kuppeln der beiden Wellen 1, 11 und für das Sperren der zweiten Welle 11 je eine halbe Drehung reserviert, jedoch könnte die Auslegung auch anders getroffen werden. Ebenso kann die Form der FUhrungskurven 8, 22 anders gewählt werden. Zweckmässig ist jedoch eine Form der FUhrungskurven 8, 22, welche die geringsten Beschleunigungs- bzw. Verzögerungswerte ergibt. Zudem kann das Niveau des Grundes der Teilnuten verschieden gewählt werden. Damit kann die Sicherheit gegen eine Fehlschaltung, z.B. an der Raststelle 42 bzw. Rastbohrung 24 erhöht werden. Der in diese Teilnuten eingreifende Teil

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des Mitnehmerstifti- 14 kann ebenfalls drehbar sein, um ungünstige Rückwirkungen von reibenden Gleitbewegungen zu vermeiden.

Wird die beschriebene Schaltkupplung im Antrieb einer Arbeitsmaschine verwendet, so kann damit der Arbeitsteil der Maschine durch Sperren der Welle 11 immer in einer ganz bestimmten Winkellage gesperrt werden, wobei jedoch der Sperrung ein genügend langer Verzögerungsvorgang vorausgeht, um hohe Beanspruchungen zu vermeiden. Ebenso kann der Arbeitsteil immer in der gleichen Lage zum Antriebsteil gekuppelt werden, jedoch ebenfalls nach vorausgehender Anfahrphase. Anwendungen dieser Art ergeben sich z.B. bei kontinuierlich betriebenen Druckmaschinen, z.B. bei Zylindersiebdruck-Maschinen, bei denen nur ein Teil des Umfangs der Zylindersiebform für das Drucken verwendet wird. Weitere Anwendungsmöglichkeiten bestehen bei kombinierten Fördereinrichtungen und Verpackungsanlagen.

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Claims (1)

1. Patentansprüche

   Formschlüssige Schaltkupplung mit einem Gehäuse,.einer ständig laufenden ersten Welle und einer ein- und ausschaltbaren zweiten Welle sowie einem Kuppelstück, mit dem durch einen Steuerimpuls die zweite Welle mit der ersten Welle kuppelbar oder gegenüber dem Gehäuse sperrbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Kuppelstück einen parallel zu den Drehachsen der beiden Wellen (1, 11) angeordneten und an der zweiten Welle axial beweglich gelagerten Mitnehmer (14) aufweist, der sich beim Ein- und Ausschalten längs je einer am Gehäuse (5, 20) und an der ersten Welle (1) angeordneten Führungskurve (8, 22) zur Beschleunigung bzw. Verzögerung der zweiten Welle (11) bewegt, bevor die Kupplung der beiden Wellen (1, 11) bzw. die Sperrung der zweiten Welle (11) gegenüber dem Gehäuse (5, 20) erfolgt.

   2. Schaltkupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Führungskurven (8, 22) Nuten mit je einem Einschaltteil (26, 40) und einem Ausschaltteil (25, 41) sowie einer dazwischenliegenden Raststellung (24, 42) sind.

   3. Schaltkupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Niveau des Nutengrundes im Einschalt- und Ausschaltteil (26, 40; 25, 41) verschieden ist.

   4. Schaltkupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Mitnehmer (14) unter der Wirkung einer axial und radial einwärts wirkenden Kraft, z.B. von Federn (17, 19), steht.

   5. Schaltkupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass im Gehäuse (20) zwei Hubaggregate (30, 35) angeordnet sind, mit denen der Mitnehmer (14) entgegen der auf ihn wirkenden Axialkraft in der Kupplunge- und Sperrlage anhebbar ist.

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   6. Schaltkupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sie als Schaltglied in dem Antrieb von Rotationsdruckwerken einsetzbar ist.

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