DE3625676A1

DE3625676A1 - Axial overload element

Info

Publication number: DE3625676A1
Application number: DE19863625676
Authority: DE
Inventors: Manfred Dasser
Original assignee: Chr Mayr GmbH and Co KG
Current assignee: Chr Mayr GmbH and Co KG
Priority date: 1986-07-29
Filing date: 1986-07-29
Publication date: 1988-02-11

Abstract

Overload element for restricting tensile and/or compressive forces of two portions which can be displaced with respect to each other in the event of overload and, in the force-transmitting position, are latched with respect to each other, characterised in that one portion is configured as a tension/thrust rod (2) and the other portion is configured as a housing (3) which receives the tension/thrust rod, a locking mechanism (4, 6, 6A, 8, 10, 12, 14), which is resiliently prestressed such that it can be adjusted, fixing the two portions with respect to each other. <IMAGE>

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Axial-Überlastele ment zur Begrenzung von Zug- und/oder Druckkräften gemäß Oberbegriff des Anspruches 1.The present invention relates to an axial overload ment to limit tensile and / or compressive forces in accordance with Preamble of claim 1.

Aufgrund der ständig sich erweiternden Möglichkeiten der Mikroelektronik ist man im Maschinen- und Vorrichtungsbau in der Vergangenheit immer stärker dazu übergegangen, auch komplizierte Bewegungen von Vorrichtungsteilen durch die Mikroelektronik steuern zu lassen. Allerdings liegt es in der Natur einer Steuerung von komplizierten Bewegungen durch die Mikroelektronik und entsprechende Antriebe, daß die Zahl der möglichen Fehlerquellen und somit der Störun gen zunimmt. Von daher ist es erklärlich, daß vielfach wieder zu kurvengetriebenen Antrieben zurückgekehrt wird, die robuste und wenig störanfällige Antriebe darstellen. Ähnliches gilt sinngemäß auch für Kurbeltriebe, Zuführ oder Transporteinrichtungen und sonstige Linearantriebe. Allerdings bedarf es auch bei solchen Antrieben ge wisser Sicherheitsmaßnahmen, um diese Antriebe vor Überlastung zu schützen, falls es zu unvorhergesehenen Störfällen kommt.Due to the constantly expanding possibilities of One is microelectronics in machine and device construction have gone on to do so more in the past, too complicated movements of device parts through the To have microelectronics controlled. However, it is in the nature of controlling complex movements through microelectronics and appropriate drives that the number of possible sources of error and thus the malfunction gene increases. It is therefore understandable that many is returned to cam drives, which are robust and less susceptible to faults. The same applies mutatis mutandis to crank drives, feed or transport devices and other linear drives. However, such drives are also required safer security measures to these drives protect against overload in case there are unforeseen Accidents are coming.

Es ist daher die der vorliegenden Erfindung zugrundelie gende Aufgabe, ein auf Zug- bzw. Druck belastbares Axial- Überlastelement vorzusehen, welches einen robusten und platzsparenden Aufbau besitzt, dessen Überlast-Auslöse punkt in weiten Grenzen einstellbar ist und das bei Bedarf hoch belastbar ist.It is therefore the basis of the present invention task, an axial load that can be subjected to tensile or compressive To provide overload element, which is a robust and has space-saving structure, its overload release point can be set within wide limits, if required is highly resilient.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruches 1 gelöst.This object is achieved by the features of Claim 1 solved.

Verschiedene Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfin dung werden unter Bezugnahme auf die Zeichnun gen beschrieben. Darin zeigt:Various embodiments of the present invention with reference to the drawing gene described. It shows:

Fig. 1 in der Mitte das Axial-Überlastelement in einer Grundversion, wobei rechts und links davon zwei anschraubbare Verlängerungsstücke angedeutet sind; Figure 1 in the middle of the axial overload element in a basic version, with two screw-on extension pieces are indicated to the right and left thereof.

Fig. 2 das gleiche Axial-Überlastelement in einer Einbausituation mit einer Befestigungshülse; Figure 2 shows the same axial overload element in an installation situation with a mounting sleeve.

Fig. 3 das gleiche Axial-Überlastelement in einer Einbausituation mit einer Befestigungsplatte; und Figure 3 shows the same axial overload element in an installation situation with a mounting plate. and

Fig. 4 das erfindungsgemäße Überlastelement als langgestreckte Druck- oder Zugstange für einen kurvengesteuerten Antrieb oder für sonstige Antriebszwecke. Fig. 4, the overload element according to the invention as an elongated push or pull rod for a cam-controlled drive or for other drive purposes.

In Fig. 1 ist in der Mitte ein erstes Ausführungsbeispiel der Erfindung gezeigt. Das Überlastelement weist ein zentrales inneres Teil in Form eines stabförmigen Zug /Druckbolzens 2 auf, der einen Abschnitt 4 reduzierten Durchmessers aufweist, wobei der Übergang zwischen den unterschiedlichen Durchmessern in Form zweier schräger Umfangsschultern 6, 6 A ausgebildet ist, die unterschiedliche Neigung haben können, um eine gleiche Auslösekraft bei Zug- bzw. Druckbelastung des Überlastelementes zu erzielen. Auf dem kleinen Durchmesser des Abschnittes 4 ist in der in den Zeichnun gen dargestellten, nicht ausgerasteten Stellung des Über lastelementes ein aus mehreren Segmenten bestehender Druckring 12 angeordnet, der einen polygonalen Querschnitt aufweist und mit seinen Seitenflächen an den schrägen Umfangsschultern 6, 6 A des Zug/Druckbolzens anliegt. Mit seiner inneren Umfangsfläche liegt der Druckring 12 am Abschnitt 4 reduzierten Durchmesser an. In der gezeichne ten Verriegelungsstellung liegen die Segmente des Druck ringes 12 außerdem an einer schräg zur Rotationsachse verlaufenden Stirnfläche eines festliegenden Stützringes 10 an, welcher im becherförmigen Gehäuse 3 des Über lastelementes an dessen "Bodenwandung" anliegend ange ordnet ist. Auf der vom Stützring 10 abgewandten Seite des Druckringes 12 liegt eine Druckscheibe 14 an, deren dem Druckring 12 zugewandte Stirnfläche ebenfalls schräg zur Rotationsachse verläuft. Die Neigung der Stirnflächen von Stützring 10 und Druckring 12 ist derart, daß die Druck übertragungskörper des Druckringes 12 radial einwärts beaufschlagt werden. Die Druckscheibe 14 wird in axialer Richtung von geeigneten Federn 8, beispielsweise Teller federn, beaufschlagt, welche um den Zug/Druckbolzen herum angeordnet sind und sich an einer in das offene Ende des becherförmigen Gehäuses 3 eingeschraubten Nachstellmutter 7 abstützen, durch die die Federvorspannung in weiten Grenzen einstellbar ist. Der an den schrägen Umfangsschul tern 6, 6 A anliegende Druckring ist in Umfangsrichtung mehrfach unterteilt, damit die einzelnen Segmente beim Ausrasten des Überlastelementes, nämlich, wenn der Zug /Druckbolzen 2 sich gegenüber der gezeichneten Stellung aufgrund einer Überlast nach rechts oder links verschiebt, an einer der schrägen Schultern 6, 6 A zum größeren Durch messer des Zug/Druckbolzens wandern können. Zum Erreichen der ausgerasteten Stellung verschieben sich also die Segmente des Druckringes 12 an einer der erwähnten Um fangsschultern 6, 6 A radial nach außen und legen sich dann mit der radial einwärts gerichteten Umfangsfläche am größeren Durchmesser des Zug-/Druckbolzens 2 an, d.h., dieser ist dann nicht mehr in axialer Richtung festgelegt - wenn man von unvermeidlichen Reibungskräften absieht. Das Wiedereinrasten des Überlastelementes geschieht in einfacher Weise dadurch, daß der Zug/Druckbolzen in seine Ausgangsstellung zurückgedrückt wird, wobei der segmentierte Druckring 12 wieder in den Abschnitt 4 redu zierten Durchmessers einfällt. Dies bedeutet, daß die Segmente des Druckringes wieder radial einwärts an der einen schrägen Umfangsschulter 6 bzw. 6 A bis zum Abschnitt 4 kleineren Durchmessers des Druckbolzens zurückwandern und ihre in der Fig. 1 dargestellte Position einnehmen. Das Überlastelement ist somit wieder für die Übertragung von Zug- und Druckkräften bis zur eingestellten Grenze betriebsbereit, da alle Elemente wieder im Eingriff sind.In Fig. 1, a first embodiment of the invention is shown in the middle. The overload element has a central inner part in the form of a rod-shaped tension / compression bolt 2 , which has a section 4 of reduced diameter, the transition between the different diameters being in the form of two oblique circumferential shoulders 6 , 6 A , which can have different inclinations, in order to achieve the same release force when the overload element is subjected to tensile or compressive loads. On the small diameter of section 4 is in the not shown in the drawing, not disengaged position of the over load element, a multi-segment pressure ring 12 is arranged, which has a polygonal cross-section and with its side surfaces on the oblique peripheral shoulders 6 , 6 A of the train / Pressure pin is present. With its inner peripheral surface, the pressure ring 12 bears against the section 4 of reduced diameter. In the drawing interlocking position, the segments of the pressure ring 12 are also on an oblique to the axis of rotation end face of a fixed support ring 10 which is arranged in the cup-shaped housing 3 of the over load element on its "bottom wall" is attached. On the side of the pressure ring 12 facing away from the support ring 10, there is a pressure disk 14 , the end face of which faces the pressure ring 12 also extends obliquely to the axis of rotation. The inclination of the end faces of the support ring 10 and pressure ring 12 is such that the pressure transmission body of the pressure ring 12 is acted upon radially inwards. The thrust washer 14 is resilient in the axial direction of suitable springs 8, for example plate, acted upon, which are arranged around the train / pressure pin around and are supported on a screwed in the open end of the cup-shaped housing 3 adjusting nut 7, through the wide spring bias in Limits is adjustable. The adjacent to the oblique circumferential school 6 , 6 A pressure ring is divided several times in the circumferential direction, so that the individual segments when disengaging the overload element, namely when the train / push pin 2 moves to the right or left relative to the drawn position due to an overload one of the sloping shoulders 6 , 6 A can move to the larger diameter of the push / push bolt. To reach the disengaged position, the segments of the pressure ring 12 on one of the above-mentioned shoulders 6 , 6 A move radially outward and then lay down with the radially inward-facing peripheral surface on the larger diameter of the tension / compression bolt 2 , ie, this is then no longer fixed in the axial direction - if you ignore the inevitable frictional forces. The re-engagement of the overload element happens in a simple manner in that the pull / push pin is pushed back into its starting position, the segmented pressure ring 12 again falling into the section 4 reduced diameter. This means that the segments of the pressure ring move back radially inwards on the one oblique circumferential shoulder 6 or 6 A up to section 4 of the smaller diameter of the pressure bolt and assume their position shown in FIG. 1. The overload element is thus again ready for the transmission of tensile and compressive forces up to the set limit, since all elements are engaged again.

Die Segmente des Druckringes 12 bilden in der in der Fig. 1 gezeigten eingerasteten Stellung einen im wesentlichen durchgehenden Ring, wobei jedoch zum Beispiel radiale Trennebenen vorgesehen sind, damit seine Teile beim Aus rasten des Überlastelementes auf den größeren Durchmesser des Zug/Druckbolzens wandern können. Die Trennebenen liegen vorzugsweise in verschiedenen Radialebenen der Rotationsachse des Ringes. Die nach innen und außen weisenden Umfangsflächen des Ringes verlaufen konzentrisch zur Rotationsachse, während die an den schrägen Umfangs schultern 6, 6 A des Zug/Druckbolzens 2 anliegenden Flä chen die gleiche Neigung zur Symmetrieachse haben wie die genannten schrägen Schultern. Die an der Druckscheibe 14 bzw. an dem Stützring 10 anliegenden Flächen des segmen tierten Druckringes 12 bzw. der einzelnen Segmente haben ebenfalls die gleiche Winkelausrichtung zur Symmetrieachse des Überlastelementes wie die wirksamen Flächen der Druck scheibe 14 bzw. des Stützringes 10.The segments of the pressure ring 12 form a substantially continuous ring in the latched position shown in Fig. 1, but, for example, radial separation planes are provided so that its parts can move to the larger diameter of the pull / pressure bolt when the overload element is locked out. The parting planes are preferably in different radial planes of the axis of rotation of the ring. The inward and outward facing circumferential surfaces of the ring are concentric to the axis of rotation, while the shoulders on the oblique circumferential circumference 6 , 6 A of the pull / push bolt 2 surfaces have the same tendency to the axis of symmetry as the above-mentioned oblique shoulders. The surfaces of the segmented pressure ring 12 or of the individual segments lying on the pressure plate 14 or on the support ring 10 also have the same angular orientation to the axis of symmetry of the overload element as the effective surfaces of the pressure plate 14 or the support ring 10 .

Wie eingangs schon angedeutet wurde, haben die Umfangs schultern 6, 6 A vorzugsweise unterschiedliche Neigungen gegenüber der Längsachse, um eine gleiche Auslösekraft bei Druck- bzw. Zugbelastung zu erreichen: Wenn das Überlast element der in Fig. 1 gezeigten Ausführungsform auf Zug beansprucht wird, so verläuft der Kraftfluß über die schräge Schulter 6, d.h. der Druckring 12 bzw. seine Segmente (Druckübertragungskörper) werden direkt entgegen der Wirkrichtung der Druckfedern 8 beaufschlagt, die die Segmente des Druckringes 12 mit Hilfe der Druckscheibe 14 in dem Abschnitt 4 reduzierten Durchmessers zu halten suchen. Wenn das Überlastelement dagegen auf Druck be lastet wird, verläuft der Kraftfluß über die Schulter 6 A, d.h. die Segmente des Druckringes 12 wirken nur indirekt über die schräge Stirnfläche des Stützringes 10 entgegen der Wirkrichtung der Druckfedern 8, so daß der dabei entstehende Reibungsverlust durch die erhöhte Keilwirkung einer weniger starken Neigung der schrägen Schulter 6 A ausgeglichen wird.As has already been indicated at the beginning, the circumferential shoulders 6 , 6 A preferably have different inclinations with respect to the longitudinal axis in order to achieve the same triggering force under compressive or tensile loading: if the overload element of the embodiment shown in FIG. 1 is subjected to tension, the power flow runs over the inclined shoulder 6 , ie the pressure ring 12 or its segments (pressure transmission body) are acted upon directly against the direction of action of the pressure springs 8 , which hold the segments of the pressure ring 12 with the aid of the pressure disk 14 in the section 4 of reduced diameter search. On the other hand, if the overload element is loaded on pressure, the power flow over the shoulder 6 A , that is, the segments of the pressure ring 12 act only indirectly via the oblique end face of the support ring 10 against the direction of action of the compression springs 8 , so that the resulting friction loss through increased wedge effect of a less steep inclination of the oblique shoulder 6 A is compensated.

Von besonderem Vorteil für das Auslöseverhalten ist es, wenn das Überlastelement so angelegt wird, daß die Seg mente (Druckübertragungskörper) des Druckringes 12 nach - Erreichen der Überlast-Auslösekraft mit abnehmender Kraft in Richtung auf den Abschnitt 4 reduzierten Durchmessers gedrückt werden. Dies kann auf verschiedene Weisen er reicht werden: So ist es möglich, als Druckfedern 8 spezielle Tellerfedern zu verwenden, deren Federkennlinie einen fallenden Bereich aufweisen und diese Federn so vorzuspannen, daß der Überlast-Auslösebereich am Anfang des fallenden Bereiches liegt. Bei Federn mit stetig ansteigender Kennlinie kann man als Alternative den schrä gen Schultern 6, 6 A einen (im Schnitt) gekrümmten Verlauf geben, d.h. mit zunehmendem Abstand von Abschnitt 4 redu zierten Durchmessers eine flachere Neigung der Schultern vorsehen.It is of particular advantage for the triggering behavior if the overload element is applied in such a way that the segments (pressure transmission body) of the pressure ring 12 are pressed after reaching the overload triggering force with decreasing force in the direction of the section 4 of reduced diameter. This can be achieved in various ways: For example, it is possible to use 8 special disc springs as compression springs, the spring characteristics of which have a falling area and to preload these springs so that the overload release area is at the beginning of the falling area. In the case of springs with a steadily increasing characteristic curve, the sloping shoulders 6 , 6 A can alternatively be given a (on average) curved course, that is to say a flatter inclination of the shoulders with increasing distance from section 4 of reduced diameter.

Es liegt auf der Hand, daß an Stelle eines segmentierten Druckringes 12 auch eine Kugelreihe oder sonstige Druck übertragungskörper auf dem Abschnitt 4 reduzierten Durch messers des Zug/Druckbolzens 2 angeordnet werden kann. Allerdings sind hierbei dann die einstellbaren Bela stungsgrenzen etwas niedriger, da z.B. die Kugeln nur eine Punktberührung erzeugen können, während der beschriebene Druckring mit polygonalem Querschnitt mindestens für eine linienförmige Berührung und im eingerasteten Zustand sogar für eine flächige Kraftübertragung sorgt. It is obvious that instead of a segmented pressure ring 12 a row of balls or other pressure transmission body on the section 4 reduced diameter of the pull / push pin 2 can be arranged. However, here the adjustable loading limits are somewhat lower, since, for example, the balls can only produce one point contact, while the described pressure ring with a polygonal cross-section ensures at least a linear contact and, in the locked state, even ensures a flat power transmission.

Das so weit beschriebene Axial-Überlastelement gemäß Fig. 1 (Mitte) läßt sich nach Art eines Baukastenprinzips in verschiedener Weise einbauen. So zeigt die Fig. 1 rechts und links vom eigentlichen Basiselement zwei Verlänge rungsstücke 20, 22, die in entsprechende Gewindelöcher in den Stirnflächen des Zug/Druckbolzens einschraubbar sind. In Fig. 2 ist das Basisteil des Überlastelementes ge strichelt dargestellt, wobei das Gehäuse des Überlast elementes mit Hilfe einer Befestigungshülse mit einem anderen Bauteil verbindbar ist. In Fig. 3 ist zu dem gleichen Zweck eine Befestigungsplatte 24 vorgesehen.The so far described axial overload element according to FIG. 1 (center) can be installed in various ways in the manner of a modular principle. So Fig. 1 shows right and left of the actual base element two extensions approximately 20 , 22 , which can be screwed into corresponding threaded holes in the end faces of the train / push bolt. In Fig. 2, the base part of the overload element is shown in dashed lines, the housing of the overload element being connectable to another component by means of a fastening sleeve. In Fig. 3, a mounting plate 24 is provided for the same purpose.

Ein weiteres Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Überlastelementes ist in Fig. 4 gezeigt. Der Zug/Druck bolzen des Überlastelementes weist eine erhebliche Länge auf und ist außer in dem eigentlichen Überlastelement auch in dem hülsenartigen Gehäuseabschnitt ähnlich der Befe stigungshülse 26 in Fig. 2 teleskopartig geführt. An beiden stirnseitigen Enden dieses stabförmigen Überlast elementes ist ein Gewindezapfen vorgesehen, um das Über lastelement in geeigneter Weise mit einer Vorrichtung wie einem kurvengesteuerten Antrieb oder sonstigen Bauteilen zu verbinden.Another embodiment of the overload element according to the invention is shown in FIG. 4. The train / push bolt of the overload element has a considerable length and is in addition to the actual overload element also in the sleeve-like housing section similar to the BEFE stigungshülse 26 in Fig. 2 guided telescopically. At both ends of this rod-shaped overload element, a threaded pin is provided to connect the overload element in a suitable manner with a device such as a cam-controlled drive or other components.

Die Konstruktion bzw. Funktion des Rastmechanismus ist identisch mit derjenigen, die in Verbindung mit der Fig. 1 beschrieben wurde. Es wird daher an dieser Stelle hierauf nicht näher eingegangen. Allerdings ist in Fig. 4 zu sätzlich ein berührungsfreier Endschalter 18 gezeigt, mit dem ein Auslösen des Überlastelementes abgefühlt werden kann, um daraufhin beispielsweise den Motor eines kur vengesteuerten Antriebes stillzusetzen. Bei einer auf tretenden Überlast verschiebt sich die federbeaufschlagte Druckscheibe entgegen der Kraft der Feder 8 axial in Richtung auf die Nachstellmutter, da die Segmente des Druckringes oder die sonstigen Druckübertragungskörper radial nach außen gedrückt werden. Diese Verschiebung der Druckscheibe wird dann also durch den berührungsfreien Endschalter abgefühlt.The construction or function of the locking mechanism is identical to that which was described in connection with FIG. 1. It is therefore not discussed in more detail here. However, an additional contact-free limit switch 18 is shown in FIG. 4, with which a triggering of the overload element can be sensed in order to then shut down the motor of a curve-controlled drive, for example. When an overload occurs, the spring-loaded thrust washer moves axially against the force of the spring 8 in the direction of the adjusting nut, since the segments of the pressure ring or the other pressure transmission body are pressed radially outwards. This displacement of the thrust washer is then sensed by the non-contact limit switch.

Es liegt auf der Hand, daß die Federdruckbeaufschlagung nicht notwendigerweise in axialer Richtung geschehen muß. Es sind Fälle denkbar, in denen die Federdruckbeaufschla gung beispielsweise auch radial erfolgen kann. Weiterhin ist es möglich, nur eine Umfangsschulter 6 oder 6 A vorzu sehen, so daß der Zug/Druckbolzen zwei durchgehend unter schiedliche Durchmesser aufweist. In diesem Fall ist das Überlastelement natürlich nur in einer Richtung belastbar.It is obvious that the spring pressure does not necessarily have to be in the axial direction. Cases are conceivable in which the spring pressure loading can also be done radially, for example. Furthermore, it is possible to see only a circumferential shoulder 6 or 6 A , so that the tension / compression bolt has two continuously different diameters. In this case, the overload element can of course only be loaded in one direction.

Die Hauptbestandteile des voranstehend beschriebenen und in den Zeichnungen gezeigten Ausführungsbeispieles eines Überlastelementes sind rotationssymmetrisch zur Längsachse ausgebildet, doch ist es ohne weiteres denkbar, das Überlastelement und seine Hauptbestandteile mit einem rechteckigen, quadratischen oder sonstigen Querschnitt zu versehen, ohne seine grundsätzliche Wirkungsweise zu verändern.The main components of the above and in the drawings shown embodiment of a Overload elements are rotationally symmetrical to the longitudinal axis trained, but it is easily conceivable that Overload element and its main components with one rectangular, square or other cross section provided without its basic mode of action change.

Claims

1. Overload element for limiting tensile and / or compressive forces of two sections that are displaceable against one another in the event of overload, and which are locked against one another in the force-transmitting position, one section as a pull / push rod ( 2 ) and the other section as a pull / push rod Receiving housing ( 3 ) are formed and an adjustable resiliently biased locking mechanism mus the two sections fixed to each other, characterized in that the control mechanism of at least one of the spring arrangement ( 8 ) inwardly towards the rod ( 2 ) acted upon pressure transmission body ( 12 ) has polygonal cross-section, which in the locked state of the overload element on at least one oblique shoulder / step ( 6 or 6 A ) arranged transversely to the direction of the force course, which connects an outer level and a further lying level, and rests against the inward level.

2. Overload element according to claim 1, characterized by a on the outer level of the pull / push rod ( 2 ) arranged support body ( 10 ), whose on the pressure transmission body ( 12 ) adjacent axial end face is inclined towards this, and by one on the other Side of the pressure body ( 12 ) arranged, spring-loaded in the axial direction pressure body ( 14 ), the axial end face lying on the pressure transmission body is also inclined towards them.

3. Overload element according to claim 1 or 2, characterized in that the pressure-absorbing Seitenflä surfaces of the pressure transmission body ( 12 ) flat to the surfaces lying on the at least one circumferential shoulder ( 6 , 6 A ) of the support body ( 10 ) and the pressure body ( 14 ) run away.

4. Overload element according to one of the preceding An sayings, characterized in that the overload element is rotationally symmetrical to its longitudinal axis.

5. Overload element according to one of the preceding and workman surface, characterized in that the circumferential shoulders ( 6 , 6 A ) have different inclinations with respect to the longitudinal axis.

6. Overload element according to one of the preceding claims, characterized in that the oblique shoulders ( 6 , 6 A ) have a curved surface.

7. Overload element according to one of claims 1 to 5, characterized in that the pressure body ( 14 ) in the axial direction or the (the) pressure transmission body ( 12 ) inwardly acting springs ( 8 ), for example special disc springs, are biased such that the overload trigger point of the overload element lies in the falling range of the spring characteristic.