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Die Erfindung bezieht sich auf eine Zahnkupplung mit elektro-
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magnetischer Betätigung, mit einem feststehenden Magnetkörper und
einem treibenden, axial verschiebbaren Ankerteil, dessen Verzahnung durch Federkraft
in eine Gegenverzahnung eines Abtriebsteils gedrückt wird und das axial beweglich
mit der Eingangswelle in drehfester Verbindung steht.
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Webmaschinen werden bei einem Schußfadenbruch zur Vermeidung von Schäden
und zur Behebung der Störung stillgesetzt. Nach dem Abbremsen muß hierzu ein Teil
der Maschine - im wesentlichen die Fachbildung - um eine Umdrehung zurückgedreht
werden, während ein anderer Teil der Maschine - im wesentlichen der Schußeintrag
-stehenbleibt. Dabei müssen die entsprechenden Antriebselemente getrennt und danach
stellungsgerecht wieder miteinander verbunden werden. Diese Verbindung darf ungewollt
(z. B. bei Stromausfall) nicht gelöst werden, weil im normalen Webbetrieb die gesamte
Maschine synchron drehen muß. Entsprechend den Bewegungsvorgängen in der Maschine
sind in der Verbindung hohe, wechselnde Drehmomente wirksam.
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Aus dem Katalog der Firma Richard Hofheinz & Co., "MZ"-Magnet-Zahnkupplungen,
1972, ist es bekannt, ein treibendes und ein getriebenes Teil einer elektromagnetischen
Kupplung über eine Verzahnung zu kuppeln und damit große Momente zu übertragen.
Ein ungewolltes Trennen der Kupplung, z. B. bei einem Stromausfall, würde aber zu
einem unbestimmten Verdrehen der Kupplungsteile gegeneinander führen. Die entsprechenden
Antriebselemente der Maschine würden dementsprechend nicht stellungsgerecht wieder
miteinander in Eingriff gebracht werden können.
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Aus der Druckschrift der Firma Stromag, Nr. D 570 3.71, Abb. 16,
ist es bekannt, durch Federkraft zu kuppeln und durch Magnetkraft zu entkuppeln.
Zwar kommt bei dieser Kupplung ein ungewolltes Entkuppeln, etwa bei Stromausfall,
nicht vor, ein stellungsgerechtes Kuppeln ist mit dieser Kupplung aber ebenfalls
nicht möglich.
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Aus der DE-OS 20 55 681 ist eine elektromagnetische Kupplung bekannt,
bei der ein Kuppeln in bestimmten Winkelstellungen der beiden Kupplungsteile zueinander
möglich ist. Die Kupplung ist aber nicht für eine vorbestimmte, relative Winkelstellung
der beiden Kupplungsteile bestimmt, weshalb sich beispielsweise diese bekannte Kupplung
für eine Anwendung bei einer Webmaschine nicht eignet. Hinzu tritt der Nachteil,
daß trotz formschlüssigen Eingriffs eine ausreichende Drehmomentübertragung nicht
möglich ist, weil jeweils nur ein einziger Stift den Formschluß zwischen beiden
Kupplungsteilen gewährleistet, und weil die Drehmomentübertragung in Umfangsrichtung
nicht ohne Spiel erfolgen kann.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Kupplung zur Übertragung
wechselnder Drehmomente zu schaffen, wobei mit Federkraft stellungsgerecht gekuppelt
werden soll. Treibendes und getriebenes Teil der Kupplung sollen also in einer vorbestimmten
Relativstellung zueinander die Verbindung herstellen.
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Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch die im Kennzeichen des Anspruchs
1 aufgeführten Merkmale gelöst.
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Die Erfindung weist gegenüber dem Bekannten die Vorteile auf, daß
bei Ausfall der Stromversorgung eine Momentübertragung über die Kupplung gegeben
ist, daß ferner nach Entkuppeln stellungsgerecht gekuppelt werden kann. Über eine
in Eingriff gebrachte Verzahnung kann in gekuppeltem Zustand hohes Drehmoment übertragen
werden.
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Eine Ausbildung der Erfindung sieht vor, daß nur bei Eingriff der
Positionierelemente ein Kuppeln von Ankerteil und Abtriebsteil erfolgt. Hierdurch
ist ein stellungsgerechtes Kuppeln sichergestellt.
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Nach einer Weiterbildung der Erfindung sind als Positionierelemente
mindestens ein Nocken und mindestens eine Ausnehmung vorgesehen. Es handelt sich
um einfache und kostengünstig herstellbare Mitnahmeelemente, die ein betriebssicheres
Arbeiten der Kupplung gewährleisten.
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Eine besonders zweckmäßige Ausgestaltung der Erfindung sieht vor,
daß das Ankerteil über eine Ringfeder axial beweglich mit der Eingangswelle in drehfester
Verbindung steht.
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Die Erfindung wird an einem Ausführungsbeispiel anhand einer Zeichnung
erläutert. Es zeigen Fig. 1 einen Teilschnitt der geschlossenen Kupplung bei nicht
erregtem Elektromagneten, Fig. 2 eine Teilansicht der Kupplung nach Fig. 1, jedoch
in geöffnetem Zustand, Fig. 3 in vergrößertem Maßstab einen Ausschnitt der Verzahnung
der Kupplung.
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Ein Magnetkörper 1 (Fig. 1) ist feststehend an einem Gehäuse 2 angebracht.
In dem Gehäuse ist eine Eingangswelle 3 gelagert, mit der drehfest sowie axial feststehend
mit Hilfe eines Spannelements 4 eine Nabe 5 verbunden ist.
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Ein Ankerteil 7 ist beim Ausführungsbeispiel über eine Ringfeder
8 mit der Nabe 5 drehfest, jedoch axial beweglich, verbunden.
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Das Ankerteil 7 wird mittels in der Nabe 5 gelagerter Druckfedern
6 gegen ein auf der Eingangswelle 3 frei drehbar gelagertes Abtriebsteil 10 gedrückt.
Dabei gelangen Zähne am Ankerteil 7 und am Abtriebsteil 10, die zusammen eine formschlüssige
Verzahnung 12 bilden, in Eingriff.
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Die Ringfeder 8 ist mit Hilfe von Schrauben 9 wechselweise an der
Nabe 5 und am Ankerteil 7 befestigt. Hierdurch sind einerseits eine drehfeste Verbindung
zwischen dem Ankerteil 7 und der Eingangswelle 3 und andererseits eine axiale Beweglichkeit
des Ankerteils 7 in an sich bekannter Weise sichergestellt.
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Wird eine Wicklung 11 des Magnetkörpers 1 mit Strom versorgt, dann
bildet sich ein Magnetfluß 16 (Fig. 2) aus, der einen Luftspalt 17 (Fig. 1) zwischen
dem Ankerteil 7 und der Nabe 5 dadurch zum Verschwinden bringt, daß sich das Ankerteil
7 unter Zusammendrückung der Druckfeder 6 an die Nabe 5 anlegt. Die Verzahnung 12
wird geöffnet, die beiden Kupplungsteile sind gegeneinander frei drehbar.
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Soll wieder gekuppelt werden, also ein Zahneingriff zwischen den
Zähnen am Ankerteil 7 und denen am Abtriebsteil 10 wieder zustande kommen, dann
wird der Stromfluß durch die Wicklung 11 unterbrochen, die Druckfedern 6 drücken
das Ankerteil 7 gegen das Abtriebsteil 10.
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Am Ankerteil 7 ist mindestens ein Nocken 14, im Abtriebsteil 10 mindestens
eine Ausnehmung 15 vorgesehen, in die der Nocken 14 paßt.
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Nach Abschalten des Stroms durch die Wicklung 11 wird der Nocken
14 zunächst - sofern er nicht gerade der Ausnehmung 15 gegenübersteht - auf einer
Fläche 18 des Abtriebsteils 10 aufsitzen, die Verzahnung 12 kann nicht in Eingriff
gelangen. Bei drehender Eingangswelle 3 schleift der Nocken 14 solange über die
Fläche 18, bis er der Ausnehmung 15 gegenübersteht und sodann in diese hineingleitet.
In diesem Moment kann bei weiterer Entspannung der Druckfedern 6 die Verzahnung
12 in Eingriff gelangen, der Kraftschluß zwischen den beiden Kupplungsteilen, also
dem Ankerteil 7 und dem Abtriebsteil 10, ist wiederwhergestellt. Der
Nocken
14 und die Ausnehmung 15 bilden zusammen Positionierelemente, die ein stellungsgerechtes
Kuppeln der beiden Kupplungsteile miteinander sicherstellen.
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Das Einrücken der Verzahnung 12 kann durch einen Schalter 19 (Fig.
1) festgestellt werden, dessen Signal sich zur Automatisierung des Ablaufs des Entkuppelns
und des Kuppelns eignet.
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Eine an sich bekannte Ausbildung der Verzahnung 12 (Fig. 3), nämlich
mit Zahntiefen, die größer sind als die Zahnhöhen der Gegenverzahnung, sowie mit
schrägen Flanken der Verzahnung macht eine spielfreie Verbindung zwischen den beiden
Kupplungsteilen möglich.