DE2828809C2 - Sicherheitskupplung - Google Patents

Description

a) daß in einer der Kupplungshälften (2 oder 3) auf dem Kreis (17) der Kugelsenkungen (21) mit jeweils gleichem Winkelabstand zu den Kugelsenlfujgen (21) mehr als doppelt so tiefe große Kugetsenkungen (20) vorgesehen sind,

b) daß die großen Kugelsenkungen (20) auf beiden Seiten neben den Kugelsenkungen (21) vorgesehen sind,

c) daß zwischen den Kupplungshälften (2, 3) ein Axiallager (18) vorgesehen ist, das im ausgerasteten Zustand die Kupplungshälften im wesentlichen auf dem gleichen axialen Abstand zueinander hält wie im eingerasteten Zustand,

d) und daß der Kugelkäfig (5) relativ zu der einen Kupplüigshälfte (2 oder 3) durch einen aus dieser vorstehenden A-nschlägstift (19), der in einen gekrümmten Schlitz (22) im Kugelkäfig (5) eingreift, lediglich entsprechend dem genannten Winkelabstand verdrehbar ist

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Sicherheitskupplung nach dem Oberbegriff des Patentanspruches.

Es sind bereits viele Sicherheitskupplungen bekanntgeworden, die bei Überschreiten eines bestimmten Drehmomentes die Antriebsverbindung unterbrechen und dabei gegebenenfalls einen elektrischen Kontakt auslösen.

Es gibt auch schon verschiedene Sicherheitskupplungen, die nach einer Überlast im wesentlichen frei auslaufen, jedoch beinhalten die verschiedenen Funk* tionsprinzipien der Kupplungen einen oder mehrere der nachstehend diskutierten Nachteile.

Beim Ausrasten entsteht ein Abrutschen an den Kugeln und kein Abrollvorgang. Dadurch ist die Kupplung beim Ausrasten mit einer sogenannten belastenden Reibung behaftet, welche ein ungenaueres Ausrasten mit sich bringt.

Beim freien Auslaufen nach der Überlast erfolgt ebenfalls ein Abrutschen an den Kugeln, wodurch ein hohes Restmoment entsteht, was wiederum zu Wärmeentwicklung führt, Somit kann bei einer solchen Kupplung keine lange Auslaufzeit bzw. keine hohe Drehzahl zugelassen werden.

Nach dem Ausrasten des beweglichen Teils der Kupplung bleibt dieses in manchen Fällen in der ausgerasteten Position. Wenn ein elektrischer Endschalter zur Abschaltung der Maschine verwendet wird, kann dies dazu führen, daß der Endschalter während des ganzen Auslaufens berührt wird. Um dies zu vermeiden, werden berührungsfreie Endschalter verwendet, die jedoch teuer sind und darüber hinaus eine elektronische Steuerung benötigen,

Bei verschiedenen bekannten Kupplungen spielt die Drehzahl for die DrehmomenteinsteJIung eine große Rolle, d, h,die Kupplungen sind flienkraftabhängig.

Bei verschiedenen Kupplungen mußte wegen der Funktionsprinzipien die Form der Kupplung so gewählt werden, daß sie entweder nicht symmetrisch oder, wenn symmetrisch, dann mit außenliegenden Teilen und Nocken versehen waren, was eine ungünstige Form für umlaufende Teile ergab.

Ein Wiedereinrasten entgegen der normalen Drehrichtung kann bei verschiedenen Antrieben aus Konstruktionsgründen nicht durchgeführt werden.

Bei manchen Konstruktionen werden die Kugeln der Kupplungen beim Wiedereinrasten einem Schiebevorgang unterworfen, wodurch die Einrastkanten innerhalb der Kupplung stark beansprucht und dadurch sehr stark abgenützt werden.

Aus dem GbM 17 61 856 ist eine Sicherheitskupplung bekannt, bei der die das Drehmoment übertragenden Kugeln beim Überschreiten des Grenzdrehmomentes aus muldenförmigen Vertiefungen austreten und zu einer radial weiter außen liegenden konzentrischen Laufbahn wandern. Im ausgerasteten Zustand sind die Kugeln stark belastet, da sie den Druck der Tellerfedern zu übertragen haben; somit kann ein lang andauerndes Auslaufen mit hoher Drehzahl nach dem Freischalten nicht zugelassen v/erden. Da die Kugeln nicht in einem Käfig geführt sind, ist das Grenzschaltmoment drehzahlabhängig und außerdem ist die Kupplung infolge der komplizierten muldenförmigen Vertiefungen nur schwierig herzustellen, ohne deshalb in beiden Drehrichtungen arbeiten zu können. Schließlich überträgt diese Kupplung auch noch nach dem Freischalten ein relativ hohes Restmoment.

Aus der DE-AS 25 40 489 ist eine Sicherheitskupplung bekannt, bei der die das, Drehmoment übertragenden Kugeln der Kupplung für das Ausrasten in tiefere Ausnehmungen übertreten, so daß nach dem Überschreiten des Grenzdrehmomentes die Kupplung im wesentlichen frei durchdrehen kann. Dies wird jedoch auf eine konstruktiv sehr aufwendige Weise erreicht, die zudem den Nachteil hat, daß die Kupplung nur für eine bestimmte Drehrichtung anwendbar ist Für eine Anwendung in der entgegengesetzten Richtung muß die Sicherheitskupplung spiegelbildlich ausgestaltet sein.

Aus der DE-OS 2544 919 ist eine gattungsbildende Sicherheitskupplung bekanntgeworden, die bei Überschreiten eines bestimmten Drehmomentes ausrückt und dabei einen elektrischen Sicherheits-Endschalter betätigt, der den Antrieb der zu schützenden Maschine oder Vorrichtung abschaltet Diese Kupplung weist jedoch den grundsätzlichen Nachteil auf, daß sie nach 360° Drehung der Antriebswelle wieder einzurasten bestrebt ist, auch wenn die Überlast noch andauern sollte. Je höher die Drehzahl, desto ungünstiger verhält sich die Kupplung nach dem Ausrasten und sie würde μ bald zerstört werden, sofern aufgrund der Abschaltung durch den elektrischen Sicherheits-Endschalter die zu schützende Maschine nicht sehr schnell zum Stillstand käme.

Es ist daher die der vorliegenden Erfindung zugrunde liegende Aufgabe, die gattungsbildende Sicherheitskupplung mit einem Freigang derart auszugestalten, daß in beiden möglichen Drehrichtungen der Kupplung ein Restdrehmoment im ausgerückten Zustand nicht mehr

auftritt.

Diese Aufgabe wird erfiodungsgemäß durch den kennzeichnenden Teil des Patentanspruches gelöst.

Beim Ausrasten der Kupplung entsteht ein Abrollvorgang, so daß keine wesentliche Reibung auftritt und dadurch das Ausjösemoment immer konstant bleibt. Die Kugeln, die das Drehmoment übertragen, sind in einem Käfig geführt und somit fliebkraftunabhängig. Eine Drehmomentänderung infolge der zunehmenden Fliehkraft bei höheren Drehzahlen tritt nicht auf. Der Kugelkäfig selbst überträgt kein Drehmoment, sondern es entsteht nur ein Abrollvorgang zwischen den beiden Kupplungshälften, d.h. dem Druckflansch und dem Schaltteil.

Nach der Oberlast, d.h. während des Auslaufens, entsteht kein Restmoment, da das Abrollen auf einem Axiallager zwischen den Kupplungsiiälften stattfindet Somit kann eine lange Auslaufzeit und eine hohe Drehzahl der Kupplung zugelassen werden.

Nach dem Ausrasten kann die Kupplung an ihrer Ausgangslage in Umfangsrichtung vorbeirollen ohne wieder einzurasten, obwohl die eine Kupplungshäifte. & h. das Schaltteil unmittelbar nach dem Auslösen m die axiale Ausgangslage zurückkehrt. Bei Verwendung eines mechanischen Endschalters schleift dieser daher nicht während des ganzen Auslaufvorganges am Schaltteil. Ein solches Schleifen würde den Endschalterabstand und somit das eingestellte Drehmoment mit der Zeit verändern. Auch wenn der Endschalter ausnahmsweise versagt, kann die zu schützende Maschine nicht überbeansprucht werden, da die Antriebsverbindung auch ohne die Wirkung des Endschalters unterbrochen bleibt.

Die Drehrichtung für die Wiedereinrastung ist beliebig. Auch hierbei erfolgt ein Abrollvorgang und kein Schiebevorgang an den Kugeln. Dies erhöht ebenfalls die Genauigkeit und die Lebensdauer der Kupplung. Das Einrasten selbst wird mittels eines Hakens- und eines Zapfenschlüssels vorgenommen, die am Druckflansch bzw. am Kugelkäfig angesetzt werden. Dadurch kann der Einrastvorgang nur vom Bedienungspersonal vorgenommen werden. Die Wiedereinrastung erfolgt dabei auf die Weise, daß genau die gleiche Winkelbeziehung zwischen den Maschinenteilen eingenommen wird, die vor dem Auslösen vorhanden war.

Die Kupplung ist von außen her geschlossen und gegen Schmutz abgedeckt Wegen ihrer Symmetrie und wegen des Vorteils, keine außenliegenden Teile zu haben, ist die Kupplung besonders für hohe Drehzahlen geeignet Die einfache kompakte Bauform bringt auch preisliche Vorteile.

Ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird im nachfolgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben. In diesen zeigt

Pig. I einen Axialscbnitt durch die Sicherheitskupplung, wobei der zugeordnete Endschalter ebenfalls dargestellt ist,

F i g. 2 eine Draufsicht auf die eine Kupplungshälfte, d. h. den Druckflansch, wobei der Schnitt A-B groß herausgezeichnet ist

Fig,3 den Kugelkäfig, der durch einen in einen Schlitz eingreifenden Anschlagstift in seiner Drehbarkeit relativ zum Druckflansch begrenzt ist,

Fig.4 eine Teilschnittansicht längs Linie C-D in Fig. 3.

Auf einer mit einer KeMnut versehenen Nabe 1 sind die zwei Kupplungshälften, d. h. der Druckflanseh 2 und das Schaltteil 3 konzentrisch a/igeordnet. Das Schaltteil 3 ist axial versehieblich aber drehstarr mit der Nabe ι verbunden und wird durch Tellerfedern 15, die von einer Einstellmutter 4 auf der Nabe vorgespannt werden, in Richtung auf den Druckflanseh 2 beaufschlagt, Zwischen dem Schaltteil und dem Druckflansch sind die Kugeln 14 vorgesehen, die voneinem Kugelkäfig 5 geführt werden und im eingerasteten Zustand in den kleinen Kugelsenkungen 21 |m Druckflansch bzw· im Schaltteil sitzen. Axial zwischen diesen beiden Kupplungshälften sitzt außerdem ein Axiallager 18, dessen axiale Bauhöhe im wesentlichen dem Abstand der genannten Kupplungshälften im eingerasteten Zustand entspricht

Zwischen dem Druckflanseh 2 und einem Radialflansch 6 der Nabe 1 ist ein weiteres Axiallager 12 vorgesehen. Außerdem ist ein Gleitlager 7 zur radialen Festlegung des Druckflansches 2 vorgesehen.

Ein Endschalterstift 11 eines Endschalters 10 greift in eine Umfangsnut am Schaltteil 3 ein, so daß die kurzzeitige Axialverschiebung des Schaltteils 3 beim Auslösen der Sicherheitskupplung den Endschalter betätigt

Auf einer oder beiden Seiten einer jedfx kleinen Kugelsenkung 21 sind sehr viel größere Kugelsenkungen 20 vorgesehen, in die die Kugeln 14 beim Auslösen der Kupplung beim Rechtslauf bzw. Linkslauf einfallen derart, daß d^e gegenüberliegende Kupplungshälfte sich frei drehen kann. Der Anschlagstift 19 im Druckflansch 2 greift in einen konzentrisch zur Achse der Kupplung gekrümmten Schlitz 22 im Kugelkäfig 5 ein (vgl. F i g. 3), wobei dieser Schlitz eine Winkelausdehnung besitzt die dem Winkelabstand der großen Kugelsenkungen 20 beiderseits der kleinen Kugelsenkung 21 entspricht

Im nachfolgenden soll die Funktion der Kupplung beschrieben werden.

Das Drehmoment geht von der Nabe 1 über vier Mitnehmerklauen am Schaltteil sowie über das Schaltteil 3 selbst und die Kugeln 14 zum Druckflanseh 2. An diesem Druckflansch 2 können je nach Bedarf entweder die Antriebsflansche für den zweiten Wellenstumpf oder Antriebselemente wie Kettenräder, Zahnräder usw. vorgesehen werden.

An det Einstellmutter 4 wird über die Tellerfedern 15 das Ausrastmoment eingestellt Je höher der axiale Druck der Tellerfedern ist, desto größer ist das eingestellte Drehmoment

Wenn das Arbeitsmoment über das eingestellte Drehmoment ansteigt gleitet das Schaltteil 3 nach rechts (Fig. 1) und betätigt den Endschalterstift 11. Danach rückt das Schaltteil 3 wieder nach links zurück und liegt dann am Axiallager 18 an und kann frei auslaufen.

Im eingerasteten Zustand wird das Schaltteil 3 durch Federn 15, die Kugeln 14, den Druckflanseh 2 und das Axiallager 12 gegen den Radialflansch 6 der Nabe 1

gedrückt Im ausgerastetert Zustand, d.h. wenn die Kupplung frei ausläuft «ird das Schaltteil 13 durch die Federn 15 gegen das Axiallager 18, den Druckflanseh 2 und das Axiallager 12 gegen die Nabe 1 gedrückt Dies geschieht dadurch, daß die Kugeln 14 aus der Senkung

21 im Druckflanseh 2 ausrasten und in eine tiefere Senkung 20 im Druckflanseh 2 wandern, wodurch das Schaltteil 3 gegen das Axiallager 18 in Anlage kommt.

Der Kugelkäfig 5 legt den gleichen Weg wie die Kugeln 14 zurück, wenn diese in die tiefere Senkung des

^bJ Druckflanschp·; 2 wandern. Der Anschlagstift 19 begrenzt im Zusammenwirken mit dem Schlitz 22 die weitere Bewegung des Kugelkäfigs (F i g. 3 und 4). Der Anschlagstift 19 verhindert ein weiteres Umlaufen des

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Kugelkäfigs 5, da die Kugeln sonst wieder nach rechts wieder in die richtige Relativlage zueinander zurückbe-

(F ig. I) in das Schaltteil gedrückt wurden, das nach dem wegt werden, in der die Kugeln 14 in den Kugelsenkun-

Ausrasten frei umläuft. gen 21 liegen. Um das Wiedereinrasten der Kupplung zu

Das Wiedereinrasten der Sicherheitskupplung wird erleichtern, können auf der Umfangsfläche der genann-

dadurch vorgenommen, daß die drei Teile der > ten drei Bauteile Markierungen vorgesehen werden, die

Kupplung, d. h. der Druckflansch 2, der Kugelkäfig 5 und zum Zwecke des Einrastens aufeinander ausgerichtet

das Schaltteil 3 mit Hilfe von geeigneten Werkzeugen werden müssen.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Patentanspruch;

   Sicherheitskupplung, bei der auf einer Nabe zwei Kupplungsbäjften angeordnet sind und e'me Kupplungshälfte drehstarr mit der Nabe verbunden in Richtung auf die andere, relativ zur Nabe drehbare Kupplungshälfte federbeaufschlagt ist, wobei die Trennebene zwischen den Kupplungsbälften mehrere auf einem Kreis angeordnete, durch einen Kugelkäfig geführte Kugeln aufweist, die im eingerasteten Zustand zur Drehmomentenübertragung von der einen zu der anderen Kupplungshälfte in Kugelsenkungen in den einander zugewandten Stirnflächen der beiden Kupplungshälften sitzen, dadurch gekennzeichnet,