DE3328397A1 - Coupling device for the torque transmitting connection of two shafts - Google Patents
Coupling device for the torque transmitting connection of two shaftsInfo
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Abstract
Description
Kupplungsvorrichtung zur drehmomentübertragendenCoupling device for torque-transmitting
Verbindung zweier Wellen Die Erfindung betrifft eine Kupplungsvorrichtung zur drehmomentübertragenden Verbindung zweier Wellen, insbesondere einer Schnecke einer Schneckenpresse und ihrer Antriebswelle, umfassend eine mit den einander zugewandten Wellenenden formschlüssig in Eingriff stehende Kupplungsbüchse.Connection of two waves The invention relates to a Coupling device for the torque-transmitting connection of two shafts, in particular a screw of a screw press and its drive shaft comprising a with the mutually facing shaft ends positively engaged coupling sleeve.
Es ist bereits bekannt, bei einer Schneckenpresse, deren Schnecke eine konische Spitze aufweist, eine axiale Verstellbarkeit der Schnecke vorzusehen, um die Spaltbreite zwischen der konischen Schneckenspitze und der sie umgegebenden konischen Wandung durch eine axiale Verschiebung der Schnecke einstellen zu können. Bei der bekannten Ausführungsform erfolgt die Verstellung der Schnecke mittels eines in dem Schneckengehäuse verschiebbar und koaxial zur Schneckenwelle angeordneten Steuerkolbens. Diese Lösung ist sehr platzraubend und aufwendig, da einerseits die axiale Verstellung der Schnecke sehr genau sein muß und andererseits die Stellvorrichtung den axialen Rückdruck der Schnecke im Betrieb aufnehmen muß. Zudem muß der Drehantrieb der Schnecke durch den Kolben oder Über den Kolben der Stellvorrichtung erfolgen.It is already known in a screw press whose screw has a conical tip to provide axial adjustability of the screw, by the width of the gap between the conical screw tip and the one surrounding it to be able to adjust the conical wall by moving the screw axially. In the known embodiment, the screw is adjusted by means of a slidable in the worm housing and arranged coaxially to the worm shaft Control piston. This solution is very space-consuming and complex, since on the one hand the axial adjustment of the worm must be very precise and on the other hand the adjusting device must absorb the axial back pressure of the screw during operation. In addition, the rotary drive the screw through the piston or via the piston of the adjusting device.
Das Problem einer axialen Verstellbarkeit mindestens einer Schnecke tritt auch bei Doppelscheckenextrudern auf, um das Flankenspiel der ineinandergreifenden Schneckenwendeln einstellen zu können. Eine Verstellung beider Schnecken kann auch aus verfahrenstechnischen Gründen notwendig sein, um bei konischen Doppelschneckenextrudern das Radialspiel der Schnekken im Spritzzylinder beeinflussen zu können. Auch hier ist bisher keine befriedigende Lösung bekannt. In beiden geschilderten Fällen soll darüber hinaus die Kupplung zwischen dem jeweiligen Antrieb und der Schnecke leicht lösbar sein, um die Schnecke ohne all zu großen Zeitaufwand vom Antrieb lösen und ausbauen zu können.The problem of the axial adjustability of at least one screw also occurs with twin screw extruders to reduce the backlash of the intermeshing To be able to adjust worm helixes. An adjustment of both screws can also for procedural reasons it may be necessary in the case of conical twin-screw extruders to be able to influence the radial play of the screws in the injection cylinder. Here too no satisfactory solution is known so far. In both cases described above In addition, the coupling between the respective drive and the worm is easy be solvable to the snail without all too much time expended from To be able to release and expand the drive.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Kupplungsvorrichtung der eingangs genannten Art anzugeben, welche neben der Kupplung der beiden Wellenenden auf einfache und raumsparende Weise eine axiale Verstellbarkeit wenigstens einer der Wellen ermöglicht.The invention is based on the object of a coupling device of the type mentioned above, which in addition to the coupling of the two shaft ends an axial adjustability of at least one in a simple and space-saving manner of the waves.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Kupplungsbüchse axial verschiebbar angeordnet ist und daß an mindestens einem der beiden einander zugekehrten Wellenenden ein eine Stützfläche für das jeweils andere Wellenende aufweisendes, axial verstellbares Stellelement angeordnet ist. Die axial verschiebbare Kupplungshülse ermöglicht nicht nur eine einfache Entkupplung der beiden Wellen, sondern auch den leichten Zugriff zu dem Stellelement.This object is achieved according to the invention in that the coupling sleeve is arranged axially displaceable and that at least one of the two each other facing shaft ends have a support surface for the other shaft end, axially adjustable adjusting element is arranged. The axially movable coupling sleeve enables not only a simple decoupling of the two shafts, but also the easy access to the actuator.
Vorzugsweise ist das Stellelement an der Antriebswelle angeordnet. Eine einfache Möglichkeit der Verstellung des Stellelementes ergibt sich mittels eines zur Wellenachse koaxialen Gewindes. Gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung ist das Stellelement von einer Mutter gebildet, die auf einen an dem jeweiligen Wellenende ausgebildeten Außengewindeabschnitt aufschraubbar ist. Das Stellelement kann jedoch auch von einem in eine axiale Gewindebohrung in dem jeweiligen Wellenende einschraubbaren Bolzen gebildet sein.The adjusting element is preferably arranged on the drive shaft. A simple way of adjusting the adjusting element is obtained by means of a thread coaxial to the shaft axis. According to a first embodiment of the Invention, the adjusting element is formed by a nut that is attached to the respective Shaft end formed external thread portion can be screwed. The actuator however, it can also move from one to an axial threaded hole in the respective shaft end be formed screw-in bolts.
Um eine unbeabsichtigte Verstellung des Stellelementes während des Betriebes zu verhindern ist das Stellelement zweckmäßigerweise in seiner jeweiligen Stellung sicherbar. Dabei ist die Sicherung oder Arretierung des Stellelementes vorzugsweise innerhalb der Kupplungsbüchse angeordnet.To prevent unintentional adjustment of the adjusting element during the To prevent operation, the adjusting element is expediently in its respective Lockable position. It is the securing or locking of the adjusting element preferably arranged within the coupling sleeve.
Eine besonders einfache Sicherung des Stellelementes ergibt sich dadurch, daß das Stellelement formschlüssig mit der Kupplungsbüchse kuppelbar ist. Bei einer Kupplungsvorrichtung, bei der die beiden Wellenenden jeweils eine Außenkeilverzahnung aufweisen, die mit einer entsprechenden Innenkeilverzahnung der Kupplungsbüchse zusammenwirkt, weist das Stellelement zweckmäßigerweise an seinem Außenumfang ebenfalls eine mit der Innenkeilverzahnung der Kupplungshülse zusammenwirkende Außenkeilverzahnung auf. Wird nach der Verstellung des Stellelementes die Kupplungsbüchse wieder in ihre beide Wellendenden formschlüssig erfassende Kupplungsstellung gebracht, wird gleichzeitig das Stellelement gegen ein unbeabsichtigtes Verdrehen festgelegt. In diesem Falle kann zwar das Stellelement nur in der Breite eines Zahnes der Keilverzahnung entsprechenden diskreten Schritten verstellt werden, jedoch ist bei einer entsprechenden Wahl der Gewindegrößen des Gewindes zwischen dem Stellelement und dem jeweiligen Wellenende auch dann noch eine sehr präzise axiale Verstellung der angekuppelten Welle möglich.vorzugsweise ist hierzu das Stellelement mit einer seine Drehung mit der axialen Verstellung in Beziehung setzenden Skalierung versehen.A particularly simple securing of the adjusting element results from that the adjusting element can be coupled positively to the coupling sleeve. At a Coupling device in which the two shaft ends each have an external spline have, with a corresponding internal spline of the coupling sleeve cooperates, the adjusting element expediently also has on its outer circumference an external spline that interacts with the internal spline of the coupling sleeve on. If the coupling sleeve is returned to both shaft ends positively engaging clutch position is brought at the same time the actuator set against unintentional rotation. In In this case, the adjusting element can only have the width of one tooth of the spline corresponding discrete steps can be adjusted, but is with a corresponding Choice of thread sizes of the thread between the adjusting element and the respective Shaft end even then a very precise axial adjustment of the coupled Shaft possible. For this purpose, the adjusting element is preferably rotated with it the axial adjustment in relation to the scaling provided.
Das Stellelement nimmt bei der erfindungsgemäßen Lösung die Rückdruckkraft der Schnecke auf. Um im Leerlauf der Schneckenpresse einen Vorlauf der Schnecke zu vermeiden, weist die Kupplungsbüchse eine achsnormale Anschlagfläche zur Anlage an einer dem jeweils anderen Wellenende abgewandten Geyenfläche und eine Verriegelungseinrichtung auf, mit der die Kupplungsbüchse und das das Stellelement nicht aufweisende Wellenende in der Kupplungsstellung gegenüber einer axialen Relativbewegung festlegbar sind. Diese Verriegelungseinrichtung kann beispielsweise von einer lösbaren Rastverbindung gebildet sein. Wenn also die Kupplungbüchsen in ihre Kupplungsstellung geschoben wird, rastet diese Verriegelungseinrichtung ein und verhindert ein Abheben der Schnecke oder Schneckenwelle von dem Stellelement. Umgekehrt kann durch Lösen der Rastverbindung die Kupplung zwischen den beiden Wellen zum Verdrehen des Stellelementes oder zum Ausbau der Schnecke jederseits leicht gelöst werden.In the solution according to the invention, the adjusting element takes the back pressure force the snail on. In order to advance the screw while the screw press is idling To avoid this, the coupling sleeve has an axially normal stop surface for contact on a Geyen surface facing away from the other end of the shaft and a locking device on, with which the coupling sleeve and the shaft end not having the adjusting element in the coupling position compared to an axial one Relative movement are definable. This locking device can, for example, from a detachable Be formed latching connection. So when the coupling sleeves are in their coupling position is pushed, this locking device engages and prevents lifting the worm or worm shaft from the adjusting element. The reverse can be done by solving the locking connection, the coupling between the two shafts to rotate the adjusting element or can be easily loosened on each side to remove the screw.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung, welche in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen erläutert. Es zeigen: Fig. 1 Eine Seitenansicht einer ersten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Kupplungsvorrichtung zur Verbindung einer Schnecke mit ihrer Antriebswelle, teilweise in einem die Achse enthaltenden Schnitt, wobei die oberhalb und unterhalb der Achse gelegenen Zeichnungsabschnitte das Stellelement in zwei verschiedenen Endstellungen zeigen, und Fig. 2 eine der Fig. 1 entsprechende Darstellung einer zweiten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Kupplungsvorrichtung.Further features and advantages of the invention emerge from the following Description which, in conjunction with the accompanying drawings, illustrates the invention explained on the basis of exemplary embodiments. They show: FIG. 1 a side view a first embodiment of the coupling device according to the invention for connection a worm with its drive shaft, partly in one containing the axis Section, with the drawing sections located above and below the axis show the adjusting element in two different end positions, and FIG. 2 shows one of the Fig. 1 corresponding representation of a second embodiment of the invention Coupling device.
In Fig. 1 erkennt man in schematischer Darstellung ein Ende eines Schneckenzylinders 10 einer im übrigen nicht dargestellten Schneckenpresse, in dem eine Schnecke 12 drehbar gelagert ist. Das aus dem Schneckenzylinder 10 herausragende stumpfförmige Ende 14 der Schneckenwelle ist über eine Kupplungsbüchse 16 mit einer Antriebswelle 18 verbunden, die in einem Getriebegehäuse 20 in an sich bekannter und daher nicht näher beschriebener Weise drehbar gelagert ist.In Fig. 1, one end of a can be seen in a schematic representation Screw cylinder 10 of a screw press, otherwise not shown, in which a screw 12 is rotatably mounted. That protruding from the screw cylinder 10 frustum-shaped end 14 of the worm shaft is via a coupling sleeve 16 with a Drive shaft 18 connected, which in a gear case 20 in is rotatably mounted in a manner known per se and therefore not described in detail.
Die Schneckenwelle 14 und die Antriebswelle 18 stehen jeweils über eine Außenkeilverzahnung 22 bzw. 24 mit einer Innenkeilverzahnung 26 bzw. 28 der Kupplungsbüchse 16 formschlüssig in Eingriff. Die axiale Länge der Keilverzahnung 24 der Antriebswelle 18 ist dabei so gewählt, daß die Kupplungsbüchse 16 in axialer Richtung aus der in der Fig. 1 mit ausgezogenen Linien wiedergegebenen Stellung in die durch strichpunktierte Linien wiedergegebene Stellung verschoben werden kann, in welcher der Eingriff zwischen der Kupplungsbüchse 16 und der Schneckenwelle 14 gelöst ist, so daß die Kupplungsverbindung zwischen der Antriebswelle 18 und der Schnekkenwelle 14 in dieser Stellung der Kupplungsbüchse unterbrochen ist.The worm shaft 14 and the drive shaft 18 each protrude an external spline 22 or 24 with an internal spline 26 or 28 of the Coupling sleeve 16 positively engaged. The axial length of the spline 24 of the drive shaft 18 is chosen so that the coupling sleeve 16 in the axial Direction from the position shown in FIG. 1 with solid lines can be moved into the position shown by dash-dotted lines, in which the engagement between the coupling sleeve 16 and the worm shaft 14 is released so that the coupling connection between the drive shaft 18 and the The worm shaft 14 is interrupted in this position of the coupling sleeve.
Um eine bestimmte Winkelstellung der Schnecke 12 gegenüber der Antriebswelle 18 in der Kupplungsstellung festzulegen, was insbesondere bei Doppelschnecken von Bedeutung ist, weist die Kupplungsbüchse einerseits in dem mit der Antriebswelle 18 in Eingriff stehenden Abschnitt einen radial nach innen vorstehenden Bolzen 30 auf, der in eine axparallele Nut 32 am Umfang der Antriebswelle 18 eingreift und in seiner Eingriffsstellung beispielsweise durch einen Splint 34 gesichert ist. Der radiale Bolzen 30 behindert die axiale Verschiebbarkeit der Kupplungsbüchse nicht. Andererseits weist die Kupplungsbüchse in ihrem mit der Schneckenwelle 14 in Eingriff stehenden Abschnitt einen radial verschiebbaren und nach innen vorstehenden Rastbolzen 36 auf, der durch eine Ringfeder 38 radial nach innen vorgespannt ist und in der Kupplungsstellung der Kupplungsbüchse 16 in einer radialen Bohrung 40 der Schneckenwelle 14 einrastet. Um ein selbsttätiges Einrasten des Rastbolzes 36 beim Aufschieben der Kupplungsbüchse 16 auf die Keilverzahnung 22 der Schnekkenwelle 14 zu ermöglichen, weist die Schneckenwelle an ihrem freien Ende eine Konusfläche 42 auf, die mit einer entsprechenden Schrägfläche 44 am radial inneren Ende des Rastbolzens 36 zusammenwirkt und diesen beim Aufschieben der Kupplungshülse 16 auf die Schneckenwelle 14 radial nach außen drückt, bis er unter der Federkraft der Ringfeder 38 in die Bohrung 40 einschnappen kann. Diese Rastverbindung hat noch eine weitere Funktion, die weiter unten noch erläutert werden soll.To a certain angular position of the worm 12 with respect to the drive shaft 18 to be set in the coupling position, which is particularly important in the case of twin screws of What is important is the coupling sleeve on the one hand in that with the drive shaft 18 engaging portion a radially inwardly protruding bolt 30 which engages in an axparallele groove 32 on the circumference of the drive shaft 18 and is secured in its engaged position by a split pin 34, for example. The radial bolt 30 hinders the axial displaceability of the coupling sleeve not. On the other hand, the coupling sleeve in its with the worm shaft 14 engaging portion has a radially displaceable and inwardly protruding Locking pin 36 which is biased radially inward by an annular spring 38 and in the coupling position of the coupling sleeve 16 in a radial bore 40 the worm shaft 14 engages. To a automatic locking of the locking pin 36 when the coupling sleeve 16 is pushed onto the spline To enable 22 of the worm shaft 14, the worm shaft has at its free End of a conical surface 42, which is radially with a corresponding inclined surface 44 inner end of the locking bolt 36 cooperates and this when the coupling sleeve is pushed on 16 presses on the worm shaft 14 radially outward until it is under the spring force the ring spring 38 can snap into the bore 40. This locking connection still has another function that will be explained below.
Um die Schnecke 12 in axialer Richtung relativ zu der axial festliegenden Antriebswelle 18 verstellen zu können, ist auf einen mit einem Außengewinde 46 versehenen Endabschnitt 48 der Antriebswelle 18 eine Mutter 50 aufgeschraubt, an deren äußerer Stirnfläche sich die Schneckenwelle 14 abstützen kann. Die Mutter 50 ist durch eine Drehung auf der Antriebswelle 18 zwischen in der Fig. 1 oberhalb der Achse und Unterhalb der Achse dargestellten Endstellungen verstellbar, wodurch eine entsprechende axiale Verschiebung der Schnecke 12 erreicht wird. Diese kann dazu verwendet werden, beispielsweise den Spalt zwischen der Schneckenwendel einer konischen Schnecke und der sie einhüllenden Wand oder das Flankenspiel zwischen zwei miteinander in Eingriff stehenden Doppelschnekken einzustellen.To the screw 12 in the axial direction relative to the axially fixed To be able to adjust the drive shaft 18 is provided with an external thread 46 End portion 48 of the drive shaft 18 screwed a nut 50, on the outer End face the worm shaft 14 can be supported. The mother 50 is through one Rotation on the drive shaft 18 between above the axis and below in FIG. 1 the end positions shown adjustable, creating a corresponding axial Displacement of the screw 12 is achieved. This can be used for this, for example the gap between the helix of a conical screw and the one that envelops it Wall or the backlash between two mutually engaged twin screws to adjust.
Um die Mutter 50 in der jeweils eingestellten Stellung festlegen zu können, weist die Mutter 50 auf ihrem Außenumfang eine Keilverzahnung 52 auf, die zum Eingriff mit der Keilverzahnung 26 der Kupplungsbüchse 16 bestimmt ist. Die Mutter kann mit einer nicht dargestellten Skalierung versehen sein, welche den Drehwinkel mit einer axialen Verschiebung in Beziehung setzt, so daß bei einer Drehung der Mutter 50 unmittelbar der axiale Verstellweg abgelesen werden kann.To set the nut 50 in the respective set position can, the nut 50 has on its outer circumference a spline 52 which is intended to engage with the spline 26 of the coupling sleeve 16. the The nut can be provided with a scaling, not shown, which indicates the angle of rotation related to an axial displacement sets so that at a rotation of the nut 50, the axial displacement can be read directly can.
Um das Drehen der Mutter 50 zu erleichtern, weist diese eine radiale Bohrung 54 auf, in die beispielsweise ein Stellstift eingesteckt werden kann.In order to facilitate the turning of the nut 50, it has a radial one Bore 54 into which, for example, an adjusting pin can be inserted.
Wie die vorstehende Beschreibung zeigt, ermöglicht die erfindungsgemäße Stellvorrichtung mit einfachsten Mitteln eine präzise und feinfühlige axiale Verstellung der Schnecke 12, ohne daß hierzu in dem Antriebsaggregat der Schnecke irgendwelche Änderungen vorgenommen werden müssen.As the above description shows, the inventive Adjusting device with the simplest means a precise and sensitive axial adjustment of the screw 12, without any of this in the drive unit of the screw Changes need to be made.
Wie man aus der Fig. 1 erkennt, liegt bei jeder Stellung der Mutter 50 in der Kupplungsstellung die Kupplungsbüchse 16 mit einer radialen Schulter 56 an der dem Antriebsaggregat zuwandte Rückseite 58 der Mutter 50 an, wobei gleichzeitig der Rastbolzen 36 in die Bohrung 40 de: Schneckenwelle 14 einrastet. Dadurch wird die Schneckenwtlle 12 stets an der äußeren Stirnfläche der Mutter 50 festgehalten. Im Betrieb wird durch den Rückdruck des Materials die Schnecke 12 ohnehin gegen die Mutter 50 gepreßt, welche den von der Schnecke 12 ausgeübten Axialdruck über das Gewinde 46 auf die Antriebswelle 18 überträgt. Im Leerlauf der Schneckenpresse wird jedoch ein unbeabsichtigter Vorlauf der Schnecke 12 durch diese Ausbildung der Kupplungsbüchse 16 vermieden.As can be seen from Fig. 1, is in every position of the mother 50, in the coupling position, the coupling sleeve 16 with a radial shoulder 56 on the rear side 58 of the nut 50 facing the drive unit, and at the same time the locking pin 36 in the bore 40 de: worm shaft 14 engages. This will the worm shaft 12 is always held on the outer face of the nut 50. During operation, the screw 12 is counteracted by the back pressure of the material the nut 50 pressed, which the axial pressure exerted by the screw 12 over the thread 46 transfers to the drive shaft 18. The screw press is idling However, an unintentional advance of the screw 12 is due to this training the coupling sleeve 16 avoided.
Die Ausführungsform gemäß Fig. 2 unterscheidet sich von jener der Fig. 1 nur durch eine andere Ausbildung des Stellelementes. Gleiche Teile sind daher wieder mit gleichen Bezugszeichen versehen. An Stelle der Mutter 50 bei der Ausführungsform gemäß Fig. 1 ist bei der Ausführungsform gemäß Fig. 2 ein Gewindebolzen 60 vorgesehen, der in eine axiale Gewindebohrung 62 der Antriebswelle 18 einschraubbar ist und einen Kopfteil 64 aufweist, an dessen achsnormaler Stirnfläche 66 sich die Schneckenwelle 14 abstützen kann. Der Kopfteil 64 ist auf seinem Umfang wiederum mit einer Keilverzahnung 68 versehen, die zum Eingriff mit der Keilverzahnung 26 der Kupplungsbüchse 16 bestimmt ist. Um das Verstellen des Stellelementes 60, 64 zu erleichtern, ist in dem Kopfteil eine radiale Sackbohrung 70 zum Einstecken eines Stellstiftes vorgesehen. Auch das Stellelement 60, 64 kann mit einer nicht dargestellten Skalierung vorgesehen sein, um den Drehwinkel in eine Beziehung zum axialen Stellweg zu setzen.The embodiment according to FIG. 2 differs from that of the Fig. 1 only through a different design of the adjusting element. The same parts are therefore again provided with the same reference numerals. Instead of the nut 50 in the embodiment According to FIG. 1, a threaded bolt 60 is provided in the embodiment according to FIG. 2, in an axial Threaded bore 62 of drive shaft 18 can be screwed in is and has a head part 64, on whose axially normal end face 66 the Can support worm shaft 14. The head part 64 is in turn on its circumference provided with a spline 68, which for engagement with the spline 26 the coupling sleeve 16 is intended. To adjust the adjusting element 60, 64 To facilitate, a radial blind hole 70 for inserting a is in the head part Adjusting pin provided. The adjusting element 60, 64 can also be equipped with a not shown Scaling can be provided to relate the angle of rotation to the axial travel to put.
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- 1983-08-05 DE DE19833328397 patent/DE3328397A1/en not_active Withdrawn
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