DE4408204C1

DE4408204C1 - Mit Druckluft schaltbare Überlastkupplung

Info

Publication number: DE4408204C1
Application number: DE4408204A
Authority: DE
Inventors: Rudolf Weiss; Guenter Scheithauer
Original assignee: Atec Weiss GmbH and Co KG
Current assignee: Atec Weiss GmbH and Co KG
Priority date: 1994-03-11
Filing date: 1994-03-11
Publication date: 1995-09-28
Anticipated expiration: 2014-03-12
Also published as: GB9504843D0; FR2717231B1; GB2287293B; IT1275850B1; GB2287293A; FR2717231A1; ITMI950402A0; ITMI950402A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Überlastkupplung bestehend aus einer abtriebsseitigen, eine Nabe aufweisenden ersten Kupplungshälfte und einer antriebsseitigen mit der ersten Kupplungshälfte drehstarr aber axial beweglich verbundenen zweiten Kupplungshälfte, deren Flansch mit der Nabe über ein insbesondere als Planverzahnung ausgeführtes Formschlußelement axial gegeneinander ausrückbar gekoppelt ist, und mit einer auf die zweite Kupplungshälfte einwirkenden eine Umschnappcharakteristik aufweisenden Federanordnung, in deren umgeschnapptem Zustand bei einer überlastbedingten relativen Verdrehung der beiden Kupplungshälften zueinander der Formschluß dauerhaft aufgehoben ist, wobei eine Betätigungsvorrichtung für eine unabhängig vom Formschlußzustand zwischen Nabe und Flansch erzwungene axiale Bewegung der Federanordnung vorgesehen ist welche über eine axial starr, aber drehbeweglich mit der zweiten Kupplungshälfte verbundene insbesondere pneumatisch beaufschlagbare Kolbenzylinderanordnung steuerbar ist.

Überlastkupplungen werden dort eingesetzt, wo es erforderlich ist, das von der Kupplung zu übertragende Drehmoment zu begrenzen. Das Wiedereinschalten der Kupplung erfolgt überlicherweise, nachdem die Ursache für die Überschreitung des zulässigen Drehmomentes behoben ist.

Eine Überlastkupplung der eingangs genannten Art ist aus der DE 27 20 679 A1 bekannt.

Für besondere Anwendungsfälle, beispielsweise zum Abschalten von einzelnen Druckwalzen bei Druckmaschinen ist es erforderlich, Maßnahmen vorzusehen, mittels der die Überlastkupplungen der eingangs genannten Art erst in einem solchen Relativzustand wiedereingeschaltet werden können, wenn die beiden Kupplungshälften lage- bzw. winkelrichtig einander zugeordnet sind.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Überlastkupplung der eingangs genannten Art dahingehend weiterzuentwickeln, daß ein lagerichtiges Wiedereinschalten der Kupplung möglich ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die zweite Kupplungshälfte eine gegenüber ihrer Mittellinie versetzte axiale, insbesondere mit Druckluft beaufschlagbare, Bohrung aufweist, in deren Mündungsnähe ein gegenüber der ersten Kupplungshälfte ortsfestes Indikatorelement, welches bei winkelrichtiger Zuordnung der Kupplungshälften eine Änderung der Druckverhältnisse an der Mündung bewirkt, angeordnet ist, und daß eine Detektoreinrichtung zur Erfassung der Druckänderung vorgesehen ist.

Die erfindungsgemäße Gestaltung gestattet ein lagerichtiges Wiedereinschalten der beiden Kupplungshälften, was insbesondere bei Anwendungsfällen in der Druckmaschinenindustrie gewünscht ist. Die Kombination aus Druckluftbohrung, Indikatorelement und Detektoreinrichtung gewährleistet ein Wiedereinschalten nur unter der Bedingung, daß beide Kupplungshälften in der korrekten Winkellage zueinander stehen.

Bei dieser Gestaltung ist die Detektoreinrichtung vorzugsweise eine Staudruckmeßeinrichtung, welche den Druckabfall in der axialen Bohrung infolge der winkelrichtigen Zuordnung erfaßt, wobei das Indikatorelement eine unmittelbar vor der Bohrungsmündung rotierende Stauscheibe ist, in der als Markierung für die Winkellage der ersten Kupplungshälfte eine Bohrung oder eine Kerbe vorgesehen ist.

Der in der Bohrung herrschende Staudruck wird kontinuierlich erfaßt und ändert sich solange nicht, wie die Stauscheibe die Bohrungsmündung mit einem konstanten Widerstand versieht.

Wenn dieser Strömungswiderstand durch die die winkelrichtige Zuordnung anzeigende Bohrung oder Kerbe entfällt, stellt die Detektoreinrichtung dies durch einen plötzlichen Druckabfall fest und signalisiert hierdurch die Bedingung, daß ein Wiedereinschalten der Kupplung zulässig ist.

Durch die Betätigung des zweiten Betätigungsmittels aufgrund des die winkelrichtige Lage signalisierende Ausgangssignales der Detektoreinrichtung wird der Formschluß zwischen den Kupplungshälften wieder hergestellt.

Eine vorteilhafte Zuführung der Druckluft von einem ortsfesten Anschlußpunkt am Außenumfang der Kupplung zu dem rotierenden Innenbereich der zweiten Kupplungshälfte erfolgt über einen Ringverteiler.

Die Erfindung wird im folgenden anhand eines Ausführungsbeispieles näher erläutert. Dabei zeigen

Fig. 1. einen Axialschnitt durch das Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Überlastkupplung,

Fig. 2 einen Schnitt entlang der Linie A-B in Fig. 1,

Fig. 3 einen Schnitt entlang der Linie C-D in Fig. 1,

Fig. 4 den Schnitt gemäß Fig. 1 im Zustand "Aus" der Kupplung und

Fig. 5 einen Schnitt gemäß Fig. 1 im Zustand "Ein" der Kupplung.

Die in Fig. 1 im Axialschnitt dargestellte Überlastkupplung besteht aus einer ersten mit dem Abtrieb verbundenen Kupplungshälfte K1, die eine Nabe N aufweist. Die zweite, mit dem Antrieb verbundene Kupplungshälfte K2 weist einen Flansch auf, welcher über eine Stirnverzahnung 2 mit der Nabe der ersten Kupplungshälfte K1 formschlüssig in Eingriff steht. Die zweite Kupplungshälfte K2 weist ein drehstarr mit dieser verbundenes aber axial bewegliches Schaltelement S auf, welches sich mittels einer Tellerfeder 3 gegen die zweite Kupplungshälfte K2 abstützt. Auf dem Schaltteil S ist ein Schaltring 4 befestigt.

Auf dem Außenumfang der zweiten Kupplungshälfte K2 ist eine Kolbenzylinderanordnung drehbeweglich befestigt. Diese besteht aus einem Ring R, welcher axial festgelegt ist. Gegenüber dem Ring R abgedichtet axial verschiebbar sind sowohl ein erstes Betätigungsmittel 5 in Form dreier umfänglich versetzt angeordneter Krallen vorgesehen als auch ein zweites Betätigungsmittel 7. Den Ring R nach außen hin umgibt ein Zylindermantel 13, welcher ebenfalls axial gegenüber dem Ring R verschiebbar ist. Das erste Betätigungsmittel 5 ist mit dem Zylindermantel 13 mittels Schrauben verbunden und gegen das zweite Betätigungsmittel 7 mittels einer Druckfeder 6 abgestützt.

Am Außenumfang des Zylindermantels 13 befinden sich axial versetzt Druckluftanschlüsse 8, 9, wobei der Druckluftanschluß 8 mit dem zwischen Ring R und dem zweiten Betätigungsmittel 7 gebildeten Zwischenraum und der Druckluftanschluß 9 mit dem zwischen dem Ring R und dem Zylindermantel 13 gebildeten Zwischenraum drucktechnisch in Verbindung steht.

Im Bereich des axial festgelegten Ringes R ist darüber hinaus ein Anschluß 11 vorgesehen, mittels dem eine weitere Druckluftbeaufschlagung erfolgt. Der Anschluß 11 steht dabei mit einem Ringverteiler 10 in Verbindung, welcher als Ringraum die Eintrittsöffnung einer in der zweiten Kupplungshälfte K2 vorgesehenen axialen Bohrung 12 umgibt.

Die axiale Bohrung 12 ist außermittig angeordnet und mündet an der Grenzstelle zwischen den beiden Kupplungshälften K1 und K2. An dieser Mündungsstelle ist ortsfest an der ersten Kupplungshälfte K1 angebracht eine Stauscheibe 1, die eine in Fig. 2 dargestellte Öffnung bzw. Einkerbung an ihrem Umfang aufweist und die so positioniert ist, daß diese in genau einer Winkellage der Stauscheibe 1 mit der Mündung der axialen Bohrung 12 fluchtet.

Die räumliche Zuordnung zwischen der in der Stauscheibe 1 vorgesehenen Bohrung bzw. Einkerbung und der Mündungsöffnung ist dabei so vorgesehen, daß diese genau dann fluchten, wenn die beiden Kupplungshälften K1 und K2 winkelrichtig einander zugeordnet sind.

Die Funktion der erfindungsgemäßen Überlastkupplung wird im folgenden insbesondere anhand der Fig. 4 und 5 näher erläutert.

Fig. 1 zeigt die Überlastkupplung im normalen Betriebszustand, wenn das zulässige Drehmoment nicht überschritten wird und die Druckluftanschlüsse 8, 9 nicht mit Druckluft beaufschlagt sind. In diesem Betriebszustand ruht die Kolbenzylindereinheit, die durch die Elemente 5, 13, R gebildet ist, gegenüber der sich drehenden Kupplungshälften.

Im Falle einer Überlast geraten Nabe N und Flansch F im Bereich ihrer Planverzahnung in den axial ausgerückten Zustand, wodurch das Schaltteil S in Fig. 1 nach rechts bewegt wird, bis die Tellerfeder 3 ihren Umschnappunkt überschritten hat. Hierdurch wird das Schaltteil S und damit der Flansch F in die stabile ausgerückte Lage (nicht dargestellt in der Zeichnung) gebracht. Der axiale Abstand zwischen dem ersten Betätigungsmittel 5 und dem zweiten Betätigungsmittel 7 ist dabei so bemessen, daß hinreichend Freiraum für die Axialverschiebung des Schaltteiles S entsprechend der Federcharakteristik der Tellerfeder 3 verbleibt.

Im folgenden wird der Betriebsfall betrachtet, bei dem die Überlastkupplung abgeschaltet werden soll, obwohl das hierfür maßgebliche Drehmoment noch nicht erreicht ist. In diesem Fall wird die Überlastkupplung am Druckluftanschluß 9 mit Druckluft beaufschlagt, so daß der zwischen dem Ring R und dem Zylindermantel 13 gebildete Kolbenraum mit Druckluft gefüllt und hierdurch der Zylindermantel 13 und das damit fest verbundene erste Betätigungsmittel 5 in Form der drei umfänglich versetzten Krallen axial in Fig. 4 nach rechts verschoben wird. Der Vorderbereich des ersten Betätigungsmittels 5 nimmt dabei den Schaltring 4 nach rechts mit, so daß die Tellerfeder 3 zwangsweise in den Umschnappzustand gebracht wird. Hierdurch wird sowohl das Schaltteil als auch der Flansch axial soweit verschoben, bis die Planverzahnung 2 außer Eingriffgerät und die Kupplung nunmehr frei dreht. Nach Abschalten der Druckluft am Anschluß 9 wird die Kolbenzylinderanordnung infolge der Druckkraft der Feder 6 in eine axiale Gleichgewichtslage gelangen, ohne daß sich jedoch die axiale Position des Schaltringes 4 und damit der ausgerückte Zustand der Tellerfeder 3 bzw. der Planverzahnung 2 ändern.

Im folgenden wird der Zustand betrachtet, bei der die Überlastkupplung vom ausgerückten Zustand wieder in den Betriebszustand gebracht werden soll. Dabei spielt es keine Rolle, ob der ausgerückte Zustand infolge eines Überlastmomentes oder infolge einer Betätigung des ersten Betätigungsmittels 5 erfolgt ist.

Vor dem Wiedereinschalten ist es erforderlich, die beiden Kupplungshälften K1 und K2 winkelrichtig einander zuzuordnen.

Hierzu wird die Anschlußstelle 11 für den Steuerdruck mit einem bestimmten Luftdruck beaufschlagt, der von der nicht dargestellten Detektoreinrichtung in Form einer Staudruckmessung erfaßt wird. Bei einer Relativdrehung der Kupplungshälften K1, K2 zueinander bleibt zunächst der gemessene Staudruck konstant, da die Stauscheibe 1 den Mündungsbereich der axialen Bohrung 12 gleichmäßig abschirmt. Wenn nun die in der Stauscheibe 1 vorgesehene Öffnung mit der Mündung der axialen Bohrung 12 fluchtet, stellt dies die Detektorschaltung in Form eines plötzlichen Druckabfalles fest und gibt dies als Signal für die Einschaltbedingung an die Betätigungsvorrichtung weiter.

In diesem Zustand wird über die Anschlußöffnung 8 für Druckluft der zwischen dem Ring R und dem zweiten Betätigungsmittel 7 gebildete Kolbenraum mit Druckluft beaufschlagt, wodurch sich das zweite Betätigungsmittel 7 in Fig. 5 nach links bewegt und dabei den Schaltring 4 soweit axial verschiebt, bis der Formschluß zwischen Flansch und Nabe wieder hergestellt ist.

Anschließend kann der Betrieb unter Nennbedingungen beginnen, nachdem die Druckluft am Anschluß 8 wieder abgeschaltet wird und das zweite Betätigungsmittel 7 durch die Druckkraft der Druckfeder 6 in die in Fig. 1 dargestellte Position gelangt.

Bezugszeichenliste

K1, K2 erste, zweite Kupplungshälfte
N Nabe der ersten Kupplungshälfte
F Flansch der zweiten Kupplungshälfte
1 Stauscheibe
2 Stirnverzahnung
3 Tellerfeder
4 Schaltring
5 erstes Betätigungsmittel (Kralle)
6 Druckfeder
7 zweites Betätigungsmittel
8, 9 Druckluftanschlüsse
10 Ringverteiler
11 Anschluß für Steuerdruck
12 axiale Bohrung
13 Zylindermantel

Claims

1. Überlastkupplung bestehend aus einer abtriebsseitigen, eine Nabe (N) aufweisenden ersten Kupplungshälfte (K1) und einer antriebsseitigen mit der ersten Kupplungshälfte (K1) drehstarr aber axial beweglich verbundenen zweiten Kupplungshälfte (K2), deren Flansch (F) mit der Nabe (N) über ein insbesondere als Planverzahnung ausgeführtes Formschlußelement (2) axial gegeneinander ausrückbar gekoppelt ist, und mit einer auf die zweite Kupplungshälfte (K2) einwirkenden eine Umschnappcharakteristik aufweisenden Federanordnung (3), in deren umgeschnapptem Zustand bei einer überlastbedingten relativen Verdrehung der beiden Kupplungshälften (K1, K2) zueinander der Formschluß dauerhaft aufgehoben ist, wobei eine Betätigungsvorrichtung (4, 5, 7) für eine unabhängig vom Formschlußzustand zwischen Nabe (N) und Flansch (F) erzwungene axiale Bewegung der Federanordnung (3) vorgesehen ist, welche über eine axial starr, aber drehbeweglich mit der zweiten Kupplungshälfte (K2) verbundene insbesondere pneumatisch beaufschlagbare Kolbenzylinderanordnung (7, 13, 14) steuerbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Kupplungshälfte (K2) eine gegenüber ihrer Mittellinie versetzte axiale, insbesondere mit Druckluft beaufschlagbare, Bohrung (12) aufweist, in deren Mündungsnähe ein gegenüber der ersten Kupplungshälfte (K1) ortsfestes Indikatorelement (1), welches bei winkelrichtiger Zuordnung der Kupplungshälften eine Änderung der Druckverhältnisse an der Mündung bewirkt, angeordnet ist, und daß eine Detektoreinrichtung zur Erfassung der Druckänderung vorgesehen ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Detektoreinrichtung eine Staudruckmeßeinrichtung ist, welche den Druckabfall in der axialen Bohrung (12) infolge der winkelrichtigen Zuordnung erfaßt.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Indikatorelement eine unmittelbar vor der Bohrungsmündung rotierende Stauscheibe (1) ist, in der als Markierung für die Winkellage der ersten Kupplungshälfte (K1) eine Bohrung oder eine Kerbe vorgesehen ist.

4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Betätigung des zweiten Betätigungsmittels (7) von der Detektoreinrichtung gesteuert wird.

5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckluftbeaufschlagung der axialen Bohrung (12) über einen Ringverteiler (10) erfolgt.