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Reibungs-Schlupfkupplung zur Mitnahme eines lose auf einer treibenden
Welle sitzenden Körpers mittels durch dessen radialen Gewichtsdruck erzeugter Reibung
Zur Mitnahme eines lose auf einer treibenden Welle sitzenden Körpers, der gegen
einen Widerstand bewegt werden muß, verwendet man Schlupfkupplungen, die ein Zurückbleiben
des Körpers gegen die Welle zulassen, wenn der Widerstand zu groß wird bzw. der
Körper die Bewegung der Welle nicht mit voller Winkelgeschwindigkeit mitmachen kann.
Solche Verhältnisse kommen z. B. in der Filmtechnik bei Aufnahme- und Wiedergabeapparaten
vor, bei denen die Laufgeschwindigkeit des Films und damit auch die Umfangsgeschwindigkeit
der sich allmählich vergrößernden Aufnahmespule konstant sein muß, während letztere
bei starrer Mitnahme durch die mit gleichbleibender Geschwindigkeit angetriebene
Welle entsprechend der Zunahme des Filmwickels ansteigen müßte. Dies würde zu einer
Überspannung und zum Abreißen des Films führen, was durch die Schlupfkupplung verhindert
wird.
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Gleichartige Anwendungsmöglichkeiten bestehen z. B. in der Textilindustrie,
insbesondere beim Antrieb von Garnspulen.
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Bei den bekannten Schlupfkupplungen sind die Reibungsflächen gleichachsige
Zylinderflächen. Die Stärke der Reibung hängt dabei lediglich von dem durch das
jeweilige Gewicht des mitgenommenen
Körpers verursachten Auflagedruck
zwischen den zylindrischen Reibungsflächen ab. An und für sich ist dabei z. B. im
Fall einer Filmspule selbsttätig dem Umstand Rechnung getragen, daß bei größerem
Durchmesser des Filmwickels der Zug des Films an einem größeren Radius wirkt. Bei
konstanter Reibungsgröße würde unter diesen Umständen der Zug der Spule am Film
durch die Zunahme des Durchmessers des Filmwickels allmählich abnehmen. Durch die
dem Gewicht entsprechende Vergrößerung des Reibungsdruckes wird jedoch die Filmspannung
annähernd konstant gehalten.
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Trotzdem genügt in vielen Fällen die durch die Reibungskupplung erzeugte
Filmspannung nicht den Anforderungen. Die vorliegende Erfindung verfolgt daher den
Zweck, den Reibungswiderstand in der Kupplung und damit die Spannung des Films zu
vergrößern.
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Zu diesemZweckwird dieReibungs-Schlupfkupplung erfindungsgemäß nach
Art von Axialdruck-Kupplungen mit Reibringen ausgestattet, die teils mit der Welle,
teils mit dem mitzunehmenden Körper axial beweglich verbunden sind und sich wenigstens
zum Teil in mit der Welle bzw. dein Körper gleichachsigen Kegelflächen berühren,
aber durch das Gewicht des Körpers im Sinne keilartigen Zwischeneinanderdrängens
beeinflußt werden. Bei dieser Ausführung der Schlupfkupplung ergibt sich durch das
Aufeinanderwirken der Keilflächen eine erheblicheVergrößerung desReibungswiderstandes.
Natürlich müssen die Keilwinkel so bemessen sein, daß das Zwischeneinanderdrängen
durch das Gewicht des mitgenommenen Körpers nicht zu einem Festklemmen führt.
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Die axiale Verschiebbarkeit der Keilringe zur Welle und zum mitgenommenen
Körper bürgt für eine gleichmäßige Beanspruchung der einzelnen Keilflächen. Dabei
kann durch Regelung des gegenseitigen axialen Spiels, beispielsweise mittels einer
axial in -den mitgenommenen Körper eingeschraubten Mutter, die Einstellung derart
erfolgen, daß das Zwischeneinanderdrängen der Keilringe ,durch das Gewicht des mitgenommenen
Körpers praktisch nicht zu einer exzentrischen gegenseitigen Einstellung der beiden
Teile führt, so daß auch der mitgenommene Körper mit - seiner Umfläche eine praktisch
schwingungsfreie Drehbewegung um die Wellenachse ausführt.
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Die Zeichnung veranschaulicht die' Erfindung an einigen Ausführungsbeispielen.
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Abb. i zeigt die eine Ausführungsform im Längsschnitt durch die Achse;
Abb.2 ist eine schematische Darstellung mit Kräfteplan; Abb.3 zeigt eine praktische
Anwendung zum Antrieb eines Films ohne Aufwicklung; Abb. 4 ist ein Schema einer
abweichenden Ausführungsform der Vorrichtung, Abb. 5 ein Längsschnitt durch eine
entsprechende praktische Ausführung.
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Bei der Vorrichtung gemäß Abb. i trägt eine Welle i eine Nabe 2 unter
Zwischenschaltung von zwei Reihen zwischeneinandergreifender keilförmi-, ger Ringe,_von-denen
3, 4, 5, 6 mit der Nabe 2 und 7, 8, 9 mit der Welle i auf Drehung verbunden sind'
Die Ringe 3, 4, 5, 6 sind längs beweglich an einer, in der Nabe 2 durch Schrauben
12 befestigten Längsleiste i i geführt, die sie je mit einem entsprechenden, am
Umfang vorgesehenen Ausschnitt -umfassen. Ähnlich führen sich die Ringe 7, 8, 9
mit Ausschnitten ihres inneren Umfanges auf einem in die Welle i eingelassenen Keil
13. Ringe 14, 15 mit parallelen Seitenflächen, die an den Enden der Welle i und
der Nabe 2 auf- bzw. eingeschraubt sind, ermöglichen die Einstellung eines gewissen
axialen Spieles. In die Nabe ist außerdem eine Verschlußplatte 16 eingeschraubt.
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Die Wirkungsweise der Kupplung ergibt sich aus der auf die Ringe 4,
7, 8 beschränkten schematischen Abb. 2. Ist P das von dem Ring 4 auf-.genommene
Gewicht und a der Winkel zwischen der Wellenachse und den Erzeugenden der Kegelflächen,
so zerlegt sich das Gewicht P in zwei Komponenten p und p', die senkrecht
zu den Kegelflächen stehen und den Wert haben. Bezeichnet f den Reibungskoeffizienten,
so ist die Antriebskraft
Durch entsprechende Wahl des Winkels a kann man dieser Kraft den gewünschten
P - f übersteigenden Wert geben. In gewissen Fällen könnte man sich gemäß
Abb. 2 mit nur einer einzigen Gruppe von Kegelflächen begnügen; im allgemeinen wird
es aber vorteilhaft sein, mehrere solche Gruppen zu verwenden, wie beispielsweise
in Abb. i gezeigt.
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Bei der in Abb.3 dargestellten Filmantriebsvorrichtung, deren Ausführung
im übrigen der Abb. i entspricht, ist auf der Nabe 2 ein Ring 17, gegebenenfalls
abnehmbar, beispielsweise mittels eines Stiftes 18, befestigt, der in der Nähe seines
einen Randes einen Zahnkranz i9 trägt, dessen Zähne in die Lochung des Films greifen,
der mit dem Ring 17 durch eine nicht dargestellte Rolle oder kreisförmige Führungskufe
von entsprechender Länge in Anlage gehalten wird.
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Bei dem Ausführungsbeispiel der Abb. 4 und 5 kommen neben Keilringen
auch solche mit achsensenkrechten ebenen Seitenflächen zur Anwendung. Dabei erfolgt
die Mitnahme durch Reibung sowohl zwischen den Kegelflächen als auch zwischen den
achsensenkrechten Flächen, da infolge der axialen Beweglichkeit der Ringe der Druck
zwischen den Keilringen sich' auf die anderen Ringe überträgt.
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In der schematischen Abb. 4 sind ein Keilring 23 und ein Flachring
31 mit der Welle i sowie ein Keilring 24 und zwei Flachringe 29, 32 mit der Nabe
2 längs beweglich auf Drehung verbunden. Die Ringe 23 und 24 berühren sich in der
Keilfläche 25. Mit seiner ebenen Fläche 26 stützt sich der Ring 24 gegen einen Anschlag
27 der Nabe 2. Der Ring 23 legt sich mit seiner ebenen Fläche 28 gegen den Flachring
29, der sich seinerseits auf ähnliche Ringe 31 und 32 stützt. Der Ring 32 stützt
sich gegen einen mit der Nabe 2 fest verbundenen Anschlag 33.
Hier
wirkt (las Gewicht OP der Nabe und des von dieser getragenen Teils, beispielsweise
einer Filmspule, auf den Ring 24 im Sinne eines Senkens, so daß er auf den Ring
23 einen senkrecht zur Kegelfläche 25 wirkenden Druck
ausübt. Dieseln Druck entspricht bei einem Reibungskoeffizienten f eine erste Reibungskraft
die icn Sinne einer J'litttalttne der Nabe durch die Welle wirkt. Aber dazu kommen
noch zwischen den lzittgel)23, 20, 3 t, 32 wirkende Reibungskräfte. Der bei O' auf
die Fläche 25 des Ringes 23 ausgeübte 1>ruck zerlegt sich in eine lotrechte Kraft
0'q, die von der Welle t aufgenommen wird, und eine waagerechte Kraft 0'r'
= OP - tga, die die Ringe 23, 29, 31, 32 gegeneinanderdrückt
und zwischen ihren ebenen Beriihrungsflächen eine Reibungskraft f - OP -
tg a, hervorruft, so daß man eine Gesamtantriebskraft
hält, wcbei tc die Zahl der ebenen Berührungsflächen zwischen den verschiedenen
Ringen ist. Man kann somit für einen bestimmten Winkel a durch Wahl der Zahl n zu
einer beliebig großen Antriebskraft mittels Reibung gelangen.
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l@ei der in Abb.5 im Längsschnitt dargestellten praktischen Verkdrperung
des im Schema der .11>l). 4 enthaltenen Gedankens ist auf der Welle t eine Ifiilse
34 befestigt, auf der die doppelkegeligen Ringe 35 und 36 sowie die beiderseits
ebenflächigen Ringe 37, 38 und 39 ruhen. Ein fest mit der 1-IÜlse 34 verbundener
Keil 4 1 durchsetzt einen Aasschnitt ant inneren Umfang eines jeden dieser Ringe.
I)er Ring 38 wird durch einen Riegel 43 und eine auf diesen wirkende Mutter 44 in
Anlage an eine Schulter 42 der Hülse 34 gehalten. Der Riegel 43 ist mit einem Durchlaß
45 für den Keil 41 versehen, der seinerseits in eine Nut 47 der Welle t eingreift.
Eine auf den äußeren Gewindeansatz 49 der Welle 1 aufgeschraubte .Mutter 48 sorgt
für die Festlegung des Ganzen.
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Die Nahe 2, die den anzutreibenden Teil, beispielsweise eine Filmrolle,
trägt, enthält innen eine Führungsleiste 5o, die in äußere Ausschnitte der Ringe
51 bis 56 eingreift.
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Zum Einstellen des axialen Spiels des Ringsvstems dient ein in die
Nabenhülse 2 eingeschraubter Spaltring 57, der in bekannter Weise durch Aufweiten
mittels eines zwischen seine Enden fassenden, durch eine Schraube 58 anzuziehenden
Kegels 59 feststellbar ist.