DE2714452C2 - Überlastschutzeinrichtung für Hebezeuge - Google Patents

Description

dadurch gekennzeichnet,

— daß der Bewegungsumsetzer weiter aufweist:

— einen zweiten Verzahnungskörper (23b) mit öffnungen (31) gegenüberliegend der Fläche des ersten ^verzahnungskörpers (23a;,

— ein Zwischenglied (27) r'.t öffnungen (29) zwischen den beiden Verzahnungskörpern (23a, 236;

— Kugeln (30) in zusammengehörigen öffnungen (31; 29) des zweiten Verzahnungskörpers (23b) und des Zwischenglieds (27) und

— eine Druckeinrichtung (31a; die auf den zweiten Verzahnungskörper (236; drückt und eine Bewegung der Kugeln (30) durch die öffnungen (31) des zweiten Verzahnungskörpers (23b) gestattet,

— wobei die Kugeln (30) zwischen dem Zwischenglied (27) und der Druckeinrichtung (31a;gesichert sind

(Fig. 2-6).

2. Uberlasischutzeinrichtung
dadurch gekennzeichnet,

nach Anspruch 1,

— daß die Druckeinrichtung (31a; mittels einer weiteren Federung (33) gegen den zweiten Verzahnungskörper (23 f>;gedrückt ist

(Fig. 2-6).

Die Erfindung bezieht sich auf eine Überlastschutzeinrichtung für Hebezeuge wie Elektroseil- und Elektrokettenzüge nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Herkömmliche Überlastschutzeinrichtungen, z. B. in einem Elektrokettenzug, um einen Überlastbetrieb bei Beginn des Hebevorgangs zu vermeiden, besitzen in einem Untersetzungsgetriebe ein Reibrad, das eine Kraftübertragung durch Reibung bewirkt.

Dabei ist ein Zahnrad des auf einer Kettenradwelle angeordneten Untersetzungsgetriebes in zwei Hälften geteilt, zwischen denen ein Futter angeordnet ist. Die Drehmomentübertragung erfolgt durch das Futter, wenn eine der Hälften durch eine Feder, z. B. eine Scheibenfeder, federnd gegen die andere Hälfte

ίο gedruckt wird; dabei ist die Druckkraft z. B. mittels einer Schraube verstellbar.

Diese Überlastschutzeinrichtung hat jedoch den großen Nachteil, daß eine bereits gehobene Last bei unerwartetem Einwirken einer äußeren Kraft, z. B.

durch Schwingungen od. dgl., ungewollt abgesenkt wird, w-nn das Lastdrehmoment so groß wird, daß es das vom Reibrad erzeugte Gegen-Drehmoment überschreitet.
Wenn somit ein mit dieser Überlastschutzeinrichtung ausgerüstetes Hebezeug als Aufzug eingesetzt wird,

besteht die Gefahr, daß die gehobene, hängende Last bei Beaufschlagen des Hebezeugs mit zu großem Last-Drehmoment herabfällt.

Gleichzeitig kann, wenn die Höhe der gehobenen

Last im sog. Tippbetrieb, bei dem das Seil wiederholt auf- und abgewickelt wird, eingestellt wird, eine Stoßkraft erzeugt werden, die den Drehmoment-Ausgleich stört und zu ungewolltem Senken der Last führt. Es sind bekanntgeworden (vgl. US-PS 29 08 853 bzw.

DE-PS 1137 186) eine Windeneinrichtung bzw. ein Hubwerk für Krane, insbesondere Gießkrane, wobei bei einer sich einstellenden Überlast bzw. Abweichung von der Normallast der Motor abgeschaltet bzw. eine Sicherheitsbremse zum Einfaller, gebracht wird und wobei diese Schallvorgänge durch unter Federspannung stehende Elemente ausgelöst werden, die verschiedene Bewegungen ausführen und so z. B. einen Schalter betätigen.

Die erstgenannte (vgl. US-PS 29 08 853) dieser beiden

«o bekannten Windeneinrichtung?n besl'.zt eine Überlastschutzeinrichtung nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. bei der aber der Bewegungsumsetzer ziemlich aufwendig aufgebaut ist. nämlich eine Vielzahl ständig umlaufender Zahnräder, die bei Überlast den

Bewegungsfühler in Form einer Stange betätigen.

Demgegenüber ist es Aufgabe der Erfindung, die Überlastschutzeinrichtung der eingangs genannten Art baulich durch weitgehende Vermeidung von umlaufenden Teilen im Bewegungsumsetzer zu vereinfachen.

Die erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe erfolgt durch die Lehre nach dem Kennzeichen des Patentanspruchs 1.

Frfindungswesentlich erfolgt also im Bewegungsumsetzer das Umsetzen der Dreh-Relativbewegung in eine Schubbewegung durch die Kugeln, die in entsprechenden öffnungen im zweiten Verzahnungskörper und im Zwischenglied bei Überlast gegen die Druckeinrichiung verschoben werden, so daß diese den Bewegungsfühler betätigt.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist im Anspruch 2 angegeben.

Anhand der Zeichnung wird die Erfindung beispielsweise näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 einen Elektrokettenzug, bei dem die Überlast-

schutzeinrichtung einsetzbar ist, mit freigelegtem Untersetzungsgetriebe;

F i g. 2 einen Schnitt durch die Überlastschutzeinrichtung;

Fig. 3 einen Schnitt 111-11 »nach K i g. 2;

F i g. 4 einen Schnitt IV-IV nach F i g. 2;

Fig. 5 einen Teilsehnitt durch ein Zwischenglied mit emerStahlkugel:

Fig. 6a perspektivisch in Explosionsansicht die Überlastschut/ein richtung;

F i g. bb perspekt visch einen Verzahnungskörper;

Fig. 7 ein vereinfachtes Modell der Überlastschutzeinrichtung und

Fig. 8 die Beziehung zwischen Last und Kompression der Federung im Modell nach F i g. 7.

Fig. I zeigt einen Elektrokettenzug, in dem die Überlastschutzeinrichtung nach der Erfindung verwendet ist. Der Elektrokettenzug enthält einen Elektromotor I, der zum Heben dient und ortsfest an einem Hauptrahmen 2 gesichert ist. Ein Untersetzungsgetriebe 3 dient zum Übertragen des Antriebsdrehmoments vom Elektromotor 1.

Das Untersetzungsgetriebe 3 umfaßt ein erstes Ritzel 6, ein erstes Zahnrad 7, ein zweites Ritzel 8, ein zweites Zahnrad 9, ein drittes Ritze! !0, ein arittes Zahnrad 15 und ein Kettenrad 18, die sämtlich ;n einem Grundrahmen 4, 5 gehaltert sind. Ferner umfaßt das Untersetzungsgetriebe 3 eine Antriebs- und eine Abtriebswelle, die parallel zueinander angeordnet sind.

Die drei Ritzel 6, 8 und 10 und die Welle des Kettenrads 18 sind in Lagern I la. 11 6 bzw. 12a. 12b bzw. 13a, 136 bzw. 14a, 146 gelagert, die an den Grundrahmenteilen 4, 5 angeordnet sind. Das dritte Zahnrad 15 ist mit der Welle des Kettenrads 18 verbunden, um das eine Lasthebekette 16 zum Heben und Senken eines Lasthakens 17 geführt ist.

Der Elektromotor 1 und das erste Ritzel 6 sind durch eine Kupplung 19 miteinander verbunden, so daß bei eingeschaltetem Motor 1 über das Getriebe 3 ein Drehmoment /um Heben und Senken der Lasi übertragbar ist.

Nach F i g. 2 ist die Überlastschutzeinrichtung in bezug auf die erste Stufe des Untersetzungsgetriebes des Elek!ro',.etienzugs vorgesehen, und ferner ist eine Überlasterfassungseinheit vorgesehen. Die Überlastschulz.einrichtung ist zwar in bezug auf die erste Getriebestufe vorgesehen, sie kann jedoch in bezug auf jede andere Getriebestufe vorgesehen sein. Wenn die Überlastsehutzeinrichtung jedoch in einer Getriebestufe niedrigerer Geschwindigkeit eingebaut ist. werden wegen des größeren übertragenen Drehmoments ihre Abmessungen großer, weshalb ihr Einbau in die erste Getriebestufe bevorzugt wird.

Eine besondere Ausbildung des ersten Verzahnungskörpers, der mil dem zweiten Ritzel zusammenwirkt, wird unter Bezugnahme auf die F ι g. 2 bis 6 erläutert.

Ein eine Außen-Verz.ahniingseinheit bildender Zahnkran/ 20 weisi eine übliche Verzahnung 21 zur Drehmomentübertragung auf.

Im Zahnkranz 20 sind einander gegenüberliegend erste und zweite Verzahnungskörper 23a und 236 angeordnet. Diese bilden miteinander eine Innen-Verzahnungseinheit.

Der erste Verzahnungskörper 23a enthalt einen vorspringenden Teil 246 und ist mit einer Vielnutnabe 8.1 ausgebildet, die mil dem zweiten Ritzel 8 kiimmt.

Der Zahnkranz 20 weisl an seiner Innenfläche drei Vorsprünge 24c-auf.

Zwischcii Vorsprüngen (/ahnen) 24a des ersten Verz.ahnungskörpers 21,7 und den V<irspriingcn 24c'sind drei Druckfedern 22 angeordnet, d. h. am Innenumfang des Zahnkranzes 20 •.md drei Vorsprunge 24c ausgebildet, die an den Druckfedern 22 und den Vursprüngen 24.) des ersten Ver/ahnu;igskörpen. 23a anliegen. Paßteile 25a, 25/' in Form von ringförmigen Aussparungen oder Stufen sind an den beiden axialen ■' Enden des Zahnkranzes 20 ausgebildet.

Der Zahnkranz. 20 selbs! ist durch die ersten und zweiten Ver/.ahnungskörper 2-3λ, 236 auf dem zweiten Ritzel 8 gehallen.
Die an der Innenseite des ersten Verzahnungskörpers

i" 23a ausgebildete Vielnutnabe 8a ist auf das zweite Ritzel 8 aufschiebbar und wird von diesem gehaltert.

An den Vorsprüngen 24b auf der dem zweiten Verzahnungskörper 236 gegenüberliegenden Seite des ersten Verzahnungskörpers 23a sind drei Haltenasen

Ii 26a ausgebildet, die den Vorsprüngen 24c des Zahnkranzes 20 gegenüberliegen (vgl. die F i g. 3 und 6).

Die Seitenflächen der Haltenasen 26a Hegen an den

Druckfedern 22 an. Dadurch sind der Zahnkranz 20 und die beiden Verzahnungskörper 23a und 23b durch eine von den Druckfedern 22 erzeugte konstante Belastung federnd gegeneinander gehalten.

Die Stellungen dieser Teile zueinander ändern sich daher entsprechend dem von der zu hebenden Last erzeugten Drehmoment, das über das zweite Ritzel 8

-5 übertragen wird. Wenn somit das zwischen den beiden Verzahnungskörpern 23a. 236 auftretende Drehmoment das durch die Druckfedern 22 erzeugte Gegen-Drehmoment übersteigt, erfolgt ein Verdrehen der beiden Verzahnungskörper 23a. 23b relativ zueinander.

j'i wodurch die Druckfedern 22 von den Haltenasen 26a zusammengedrückt werden.

Wenn jedoch das übertragene Drehmoment kleiner als das von den Druckfedern erzeugte Drehmoment ist. laufen die beiden Verzahnungskörper 23a, 23b in

'■' Bleicher Weise urn. wobei die Vorsprünge 24c des Zahnkranzes 20 an den Haltenasen 26a des ersten Verzahnungskörpers 23a anliegen.

Der zweite Verzahnungskörper 236 ist ähnlich wie der erste Verzahnungskörper 23a ausgebildet und auf

'■" dem zweiten Ritzel 8 dem ersten Verzahnungskörper 23" gegenüberliegend gehalten.

In einem vom Zahnkranz 20 und den beiden Verzahnungskörpern 23a. 236 begrenzten Hohlraum sind ein Zwischenglied in Form eines Zwischenglieds 27

^:"' sowie die Druckfedern 22 aufgenommen

Das Zwischenglied 27 dient dazu, die Änderung der

relativen Stellungen der beiden Ver/.ahnungskörper 23a. 236 in Drehrichtung in eine Schubkraft umzusetzen.

Wie aus den F i g. 4, 5 und 6 ersichtlich ist, weist das Zwischenglied 27 an seinem Außenumfang drei Aussparungen 28a /.um Anliegen an den Vorsprüngen 24c des Zahnkranzes 20 und Haltern desselben auf. u.id in der Innenumfangsflache sind Aussparungen 286 an uen Aussparungen 28a im .Außenumfang entsprechen-

"'"' den Stellen ausgebildet. Die inneren Aussparungen 286 dienen zum Hallern der llaltenascn 266 des zweiten Verzahnungskörpers 236 und ermöglichen ein Verdrehen des zweiten Verz.ahnungskörpers 236 innerhalb eines bestimmter Winkelbereichs. Das Zwischenglied

^h() 27 weist ferner in seiner dem zweiten Verzahnungskörper 236 zugewandten Fläche drei Öffnungen 29 auf. die konische Abschnitte haben (vgl. F i g. 5).

Die Innenumfangswandung des zweiten Verzahnungskörpers 236 ist eine Vielnutnabe 86. die mn dem

^h> zweiten Ril/el H .üsanurenwirkt. und auf der dem ersten Ver/alinungsknrpi'r 2}a zugewandten Seite weisl der zweite Verzahnungskorpcr 2Mi einen vorspringenden Teil 2fn;uif. ,in drn die drei Haltenasen

266 einstückig angeformt sind.

Ferner weist der zweite Verzahnungskörper 23b an den Stellen, die den öffnungen 29 des Zwischenglieds 27 entsprechen, drei öffnungen 31 auf. Drei Stahlkugeln 30 sind in den öffnungen 31 und 29 aufgenommen. Der Durchmesser der Öffnung 29 an seinem dem ersten Verzahnungskörper 23.·; nahergelegenen Ende ist kleiner als der Durchmesser der Stahlkugeln 30, wogegen die Öffnung 31 einen größeren Durchmesser als die Stahlkugel 30 hai.

Wenn daher eine Dreh-Relativbewegung zwischen dem Zahnkran/ 20 und den beiden Verzahnungskörpern 23.1. 21b aufgrund der Beaufschlagung mit einem übermäßig hohen Last-Drehmomen! erfolgt, wirkt das Zwischenglied 27 mit dem Zahnkranz 20 gleichmäßig zusammen.

Die in die öffnungen 29 gedrückten Stahlkugeln 30 werden aufgrund der Anlage der öffnungen 31 an den Stahlkugeln einheitlich mit dem zweiten Verzahnungs-

der geneigten konischen Fläche der Öffnungen 29 ab und werden nach rechts (in F i g. 2) bewegt.

Ein Druckstück 31a. das an den Stahlkugeln 30 anliegt, ist auf der einen Seite des zweiten Verzahnungskörpers 236 angeordnet und nimmt die durch die Bewegung der Stahlkugeln bewirkte Schubkraft in Schubrichtung auf.

Die Druckeinrichtung 31a ist in bezug auf das zweite Ritzel 8 frei drehbar und verschiebbar; sie ist auf dem Außenumfang des zweiten Ritzels 8 geführt.

Unterhalb des am Grundrahmen 4 angeordneten Lagers 12a trägt der Grundrahmen 4 ferner einen Bewegungsfühler 32, der beim Erfassen einer Druckkraft aufgrund der Bewegung der Stahlkugeln 30 einen Stromkreis öffnet bzw. schließt.

Ein Ende einer in einem Hebez>linder der Druckeinrichtung 31a aufgenommenen Federung 33 ist an einem Federhalteglied 34 gehalten und beaufschlagt die Druckeinrichtung 31a und die Stahlkugeln 30 mit einer Vorspannung. Die Druckeinrichtung 31a weist ferner zwei Verschlußteile 34a und 346auf.

Nachstehend wird das Prinzip der Überlastschutzeinrichtung anhand eines vereinfachten Modells erläutert.

Nach F i g 7 nimmt ein Zylinder 101a eine Feder 102a auf, die mit einer Last beaufschlagbar ist. und eine Tragstange 103a ist mit der Last und weiteren zugeordneten Teilen verbunden. Die Tragstange 103a weist einen von ihr vorspringenden Arm 105a auf. der einen Schalter 104a betätigt. Eine Stellschraube 106 beaufschlagt die Feder 102a mit einer vorgegebenen Anfangslast.

Wenn die an der Tragstange 103a hängende Last (nicht gezeigt) mit ihrem Gewicht P eine durch die Feder 102./ erzeugte Druckkraft Po (vgl. F i g. 8) übersteigt, wird die Feder 102a zusammengedrückt (vgl.

die Kompression ι) in F i g. 8) und der Schalter 104a vom Arm 105a gedrückt und geöffnet, so daß eine Überlast erfaßt und die Hebebewegung unterbrochen wird. Bei einer unter der Druckkraft Po liegenden Last kann die Halterung durch die Feder 102a als starr betrachtet

to werden, d.h. die Feder 102,1 wird nicht zusammengedrückt.

Wenn nun die tatsächlich einwirkende Kraft klein ist und kein Drehmoment erzeugt, das das von den Druckfedern 22 zwischen dem Zahnkran/ 20 und den beiden Verzahnungskorpern 23./. 2)6ausgeübie Gegcn-Drchmoment übersteigt, so erfolgt keine Änderung der relativen Stellungen der Hälften der geteilten Veizahnungseinheit. so daß diese als übliche einstückige Verzahnungseinheit ohne Überlastschutz w irkt.

und der Druckeinrichtung 31,·/ in Schubrichtung. so daß die Schaltung normal arbeiten kann.

Wenn jedoch die einwirkende Kraft so groß ist, daß ein das Nenndrehmoment übersteigendes Drehmoment auftritt, werden durch Λλ% Last-Drehmoment die Druckfedern 22 durch Verdrehen der beiden Verzahnungskorpcr 23a 21b im Gegenuhrzeigersinn (vgl. F i g. 3) zusammengedruckt.

Infu'^dessen müssen die auf das zweite Ritzel 8 gekeilten beiden Verzahnungskorper 23a. 230 sich aufgrund des Last-Drehmoments im Gegenuhrzeigersinn verdrehen. Dementsprechend drehen sich die öffnungen 31 des /weiten Verzalmungskörpers 23b.
Demgegenüber wird das Zwischenglied 27. das aufgrund der zusammenwirkenden Vorsprünge 24c und Aussparungen 28a mit dem Zahnkranz eine Einheil bildet, ortsfest gehalten, so daß die relative Stellung der öffnungen 31 in bezug auf die öffnungen 29 geändert wird, wodurch ein umfangsmäßiges Verschieben der Stahlkugeln 30 aus den öffnungen 29 erfolgt.

Es ist ersichtlich, daß bei dieser Verschiebebewegung der Kugeln 30 nach rechts (in den F i g. 2 und 5) die Kugeln 30 sich an der konischen Fläche der öffnungen bis zu dem abgeflachten Abschnitt an dem Zwischen-

<5 glied 27 hinauf·.» äl/en.

Dadurch wird die Deckeinrichtung 31a nach rechts bewegt und drückt die Federung 33 zusammen, so daß der Bewegungsfühler 32 geschlossen wird und die Schaltung öffnet.

Hiemi 4 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Patentansprüche:
   1. Überlasischuizeinrichtung für Hebezeuge,

   — die zwischen einer Antriebs- und einer dazu parallelen Abtriebswelle ein Untersetzungsgetriebe aufweisen,

   — mit einem zwischen der Antriebs- und der Abtriebswelle angeordneten Getriebeabschnitt mit

   — einer Außenverzahnungseinheit einschließ- _L~ ' lieh eines mit einem Ritzel kämmenden • Zahnkranzes und

   — einem ersten Verzahnungskörper, der mit der Außen-Vcrzahnungseinheit über eine Federung so zusammenwirkt, daß eine Dreh-Relativbewegung der beiden Teile zugelassen wird, wenn das Last-Drehmoment einen vorbestimmten Wert übersteigt,

   — mit einem Bewegungsumsetzer zum Umsetzen der Dreh-Relativbewegung in eine Schubbewegu.ng, und

   — mit einem Bewegungsfühler zum Erfassen der durch den Bewegungsumsetzer bewirkten Schubbewegung,