DE892097C - Selbsttätig bei Überschreiten 'eines Grenzdrehmomenrs ausrückende Kupplung, insbesondere für elektromotorische Stellantriebe - Google Patents

Description

• Selbsttätig bei Uberschreiten eines Grenzdrehmoments ausrückende Kupplung, insbesondere für elektromotorische Stellantriebe Elektromotorische Stellantriebe werden bei.spialswcise zur Betätigung von Absperrschiebern, Ventilen, Dro,sselklappon, Turbinenlei.tschaufeln, Rechen, Einspannvorrichtungen u. dgl. verwendet. Sie sind meist fernsteuerbar. Um bei Bewegungshindernisse@n, z. B. wenn ein Fremdkörper in die Schließbahn eines Schiebers gelangt, Schäden zu vermeiden, haben sie eine selbsttätig bei Überschreitung eines Grenzdrehmoments sich ausrückende Kupplung, die beim Ausrücken den Motor abschaltet. Durch Umsteuerung des Motors, also durch Steuerung auf Öffnungsbewegung, wird die Kupplung wieder selbsttätig eingerückt und auch der beim Ausrücken der Kupplung betätigte Schalter wieder betriobsbereit gemacht.
• Bei solchen selbsttätigen Kupplungen ergeben sich folgende Schwierigkeiten. Ist die Kupplung genügend empfindlich eingestellt, also so, daß sie beispielsweise beim i,5fachen Normalmo,ineait anspricht, dann besteht die Gefahr, daß sie auch beim gewöhnlichen Anfahren des Motors anspricht, weil die Beschleunigungskräfte zusammen mit dem normalen Bewegungswiderstand des Schießbors od. dgl. die eingestellte Drehmomentgrenze übersteigen. Man muß deshalb auf höhere Grenzdrehmomente einstellen, läuft aber dann wieder Gefahr, daß bei Bewegungshindernissen in der Schieberbahn od.dgl. irgendwie Schäden auftreten. Außerdem erfüllt eine, solche Kupplung nur dann ihren Zweck, wenn sie bei Bewegungshindernissen sehr rasch ausrückt. Gerade diese Forderung läßt sich aber schwer erfüllen, weil beim Entkuppeln nicht unerhebliche Massen zu beschleunigen sind.
• Die Erfindung beseitigt diese Schwierigkeiten. Sie bezieht sich auf eine derartige Kupplung, bei der durch Axialbewegung von Teilen gegen eine vorzugsweise einstellbare Federkraft die Kupplung ausgerückt wird. Erfindungsgemäß haben die axial beine. Ausrücken bewegten Teile so kleine Massen und die unmittelbar von der Kupplungsstelle nach der Abtriebsseite folgendem Teile haben ein so, kleines Schwungmoment, daß die beim Auskuppeln auftretenden axialen Trägheitskräfte und die beim Anfahren an der Kupplung entstehenden Beschleunigungskräfte nur Bruchteile der die Kupplung in die Einrückstellung drängenden Federkraft betragen. Vorzugsweise wird die Kupplung auf einer der Motorwelle unmittelbar folgenden Vorgelegewelle des Stellentriebs angebracht und als Abtriebsteil wird auf dieser Welle nur ein verhältnismäßig kleines Ritzel verwendet.
• Wie man diese Massen- und Trägheitskräfte klein halten kann, wird an Hand der Zeichnung näher erläutert.
• Fig. i zeigt einen Ausschnitt aus einem Stellantrieb im Schnitt; Fig.2 und 3 zeigen Abwicklungen einzelner Getriebeheile.
• Ein Motor treibt über ein Ritzel i ein lose auf einer Welle :2 sitzendes Zahnrad 3 an, mit dem eine Rastenbahnscheibe 4 und ein Hohlzylinder 5 verbunden sind. Der Übersichtlichkeit halber sind in der Zeichnung miteinander, verbundene Teile gleichartig schraffiert.
• Fest auf der Welle 2 sitzt eine Führungsscheibe 6 mit axial geführten Schiebern 7, von denen beispielsweise drei auf den Umfang der Scheibe verteilt sind. Die Schieber greifen in Rasten 8 der Rastenbahn. Sie werden durch .eine Druckscheibe 9, auf die eine Feder io einwirkt, in die Rasten gedrängt. Diese Scheibe sitzt lose auf der Welle 2 und hat einen gewissen Leergang gegen die Teile 3 bis 5. Sie greift mixt Vorsprüngen i i (vgl. insbesondere' Fig. 3) in Ausschnitte 12 des Zylinders 5. Die, Ausschnitte haben auf der einen Seite eine steile Planke 13, auf der anderen Seite eine Flanke mit schräger Ab:treppung 14.
• Zwischen der Druckscheibe 9 und einem axial verschiebbar auf der Welle 2 gelagerten Federtel:leir 15 ist eine Rutschkupplung, z. B. eine Lamellenkupplung 16, eingeschaltet, deren eine Lamellen an dem Teller 15 und deren andere Lamellen an einer auf der Druckscheibe g gleitenden Scheibe 17 unverdrehbar angebracht sind. Die Lamellen werden durch die Feder io mit Reibung aufeinandergedrückt. Die Scheibe 17 hat Ausschnitte 18, in die nach Axi@alverschiebung eine abgefederte Klinke i9 greifen kann.
• Ein zweiter Federteller 2o ist verschraubbar auf der Welle t angeordnet. Er kann in seiner Stellung durch eine in eine Nut 21 .eingreifende Sperrscheibe 22 mittels Schrauben 23 oder durch ähnliche Mittel gesichert werden. Durch Verstellen des Teillers 2o läßt sich die Feder io verschieden stark spannen. Ihre Spannung kann an einer Skala 24, längs der sich derTellerrand wie cinZeigerbewegt, abgelesen werden. Das denTeller2o tragende, bei 25, gelagerte Wellenende ist einer Gehäuseöffnung 26 zugekehrt, die durch einen Deckel 27 verschlossen werden kann. Auf der- Welle 2, deren anderes Ende bei 28 gelagert ist, sitzt ein kleines Ritzel 29 mit geringem Schwungmoment, das mit einem beispielsweise auf der Schieberspindel sitzenden Zahnrad 3o kämmt. In den Axialverschiebungsweg der Druckscheibe 9 ragt ein abgefederter Hebel 31, der beim Ausrücken der Kupplung den Motor abschaltet.
• Besonders wichtig ist die Formgebung der Gleitbahnscheibe 4. Die einen Rastenflanken 32 sind steil, die anderen Rastenflanken haben einen zunächst etwas steiler ansteigenden Teil 33, an den sich ein flacher auslaufender Teil 34 anschließt. Die richtige Neigung dieser beiden Flankenteile wird am besten durch Versuche festgestellt. Sie können auf die: Wirkungsweise des Ausschalthebels 31 so abgeglichen werden, daß die Öffnung des Motorschalters ganz oder vorwiegend nur während des Gletens des Schiebers 8 auf dem flachen Teil 34 erfolgt.
• Die Anordnung arbeiitet folgendermaßen; dabei ist angenommen, daß die Kupplung nur in der einen Drehrichtung, also beispielsweise bei der Schließbewegung des Schiebers. ausrücken kann, bei der sich die Teile 4 und 5, Fi:g. 2 und 3, im Pfeilsinn bewegen: In der gezeichneten Stellung ist die Kupplung eingerückt. Die Rastenbahnscheibe 4 nimmt über die Schieber 7 und die Führungsscheibe 6 die Welle :2 mit. Die Teile mögen sich im Pfeilsinn bewegen., es soll also beispielsweise der Schieber geschlossen werden. Tritt ein Bewegungshindernis auf, dann verlassen die Schieber 7 die Rasten 8 und wandern an den Flanken 33, 34 hoch. Dabei wird die Druckscheibe 9 angehoben, die Feder io zusammengedrückt und mittels des Hebeils 31 der Motor für diese Drehrichtung ausgeschaltet. Es ist leichteinzusehen, daß durch entsprechende Neigung der Flanken 33 und Einstellung der Feder io jene Drehmoments:grenze, bei der dieKupplung ausrückt, mit ziemlicher Genauigkeit eingestellt werden kann. Bei dem Hochwendern der Schieber 7 an den Flanken 33; 34 wird durch Reibung auch die Druckscheibe 9 mitgedreht. Da sie schon axial angehoben ist, gelangt sie mit den Vorsprüngen i i auf die schrägen Treppen 14 und sperrt dadurch mit einer gewissem Kraft die Kupplung gegen Wiedereinrücken. Man vermeidet auf diese Weise z. B., daß die noch etwas nachlaufende Rastenbahnscheibe 4 auf den Schiebern 7 ratscht, daß bei dieser Weiterdrehung die Schieber wiederholt in neue Rasten einschnappen können und die Scheibe 9 mit entsprechenden Axialbewe@gungen folgt und dadurch wiederholt mittels des Hebels 31 den Motor ein-und ausschaltet.
• Beim Ausrücken der Kupplung ist auch die Scheibe 17 mit der Klinke i9 in Berührung gekommen. Sie sperrt dadurch, daß sie sich in die Ausschnitte 18 legt, die Scheibe 17 in dar eingezeichneten Pfeilrichtung.
• Soll beispielsweise nach Entfernung des Bewegungshindernisses die Kupplung wieder eingerückt werden, so wird der Motor auf andere Drehrichtung geschaltet. Dabei wird die durch die Scheibe 17 abgebremste Druckscheibe 9 mit ihrem Vorsprung i i von dem Treppenabsatz 14 abgehoben und federt wieder auf die Schieber 7. Die diese Schieber führende Scheibe 6 wird über die Lamellenhupplung 15 bis 17 zusammen mit der Welle 2 etwas abgebremst, bleibt also zunächst stehen. Sobald nun unter diesen Schiebern wieder die Rasten 8 v orbeiw andern, schnappen sie in diese ein. Dadurch ist die Kupplung wieder eingerückt und alle Teile kehren in die gezeichnete Stellung zurück. Kurz zuvor ist auch die Klinke i9 wieder außer Eingriff gekommen, so daß die Welle 2 jetzt nicht mehr durch die Kupplung 15 bis 17 abgebremst wird. Der Schieber wird geöffnet. Durch Rückkehr des Hebels 33 in die gezeichnete Stellung wird auch der von ihm betätigte Schalter wieder bereitgestellt.
• Ein Ausrücken der Kupplung beim Anfahren in der Pfeilrichtung ist auch bei verhältnismäßig empfindlicher Einstellung' ausgeschlossen, weil die jenseits der Kupplungsstelle liegenden, zu beschleunigenden Teile 2, 6, 7, 29 usw. sehr leicht gehalten sind und ein kleines Schwungmoment haben. Das Schwungmoment des folgenden Rades 30 fällt weniger ins Gewicht, weil dieses eine wesentlich kleinere Beschleunigung erfährt. Bedenkt man noch, daß beim Ausrücken der Kupplung nur die leichten Teile 7, 9, 17 usw. axial beschleunigt zu werden brauchen, so, ist ohne weiteres einzusehen, daß bei Bewegungshindernissen die Kupplung fast augenblicklich ausrückt.
• Das Grenzdrehmoment, bei dem die Kupplung ausrückt, kann bequem betriebsmäßig eingestellt werden. Es braucht nur der Deckel 27 abgenommen. zu werden, dann kann nach Lösen der Schraube 23 durch Verdrehen des Tellers 2i-,i die Spannung' der Feder io eingestellt werden.

Claims (7)

1. PATENTANSPRÜCHE: i. .Selbsttätig bei überschreiten eines Grenzdrehmoments durch federnde Axialbewegung ausrückendeKupplun,g, insbesondere für elektromotorische Stellantriebe, dadurch gekennzeichnet, daß die axial beim Ausrücken bewegten Teile (7, 9) usw. so kleine Masse und die unmittelbar von der Kupplungsstelle (4, 7) nach der Abtriebsseit:e (a9) folgenden Teile (2, 6, 29) usw. ein, so kleines Schwungmoment haben, daß die beim Anfahren an der Kupplung entstehenden Beschleunigungskräfte nur Bruchteile der die Kupplung in die Einrückstellung drängenden, auf die Umlaufrichtung bezogenen Federkraft betragen.
2. 2. Kupplung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, d:aß sie auf einer der Motorwelle (i) unmittelbar folgenden Vorgelegewelle (2) des Stellantriebs sitzt, und daß diese Welle als Abtriebsteil nur ein verhältnismäßig kleines. Ritzel (29) hat.
3. 3. Kupplung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß mit einem Antriebsteil (3) der Kupplung fest eine Rastenbahnscheihe (4), mit dem Abtri-ebsteil (2) wenigstens ein axial geführter, in die Rasten (8) greifender Schieber (7) verbunden ist, den eine axial verschiebbare, federbelastete (Feder io) Druckscheibe (9) in die Rasten ($) drängt, und daß die Rastenbahn (Scheibe 4) auf der einen Seite der Rasten (8) steile (32), auf der anderen Seite schräge Flanken (33, 34) hat.
4. 4. Kupplung mit einem beim Ausrücken der Kupplung selbsttätig sich öffnendem Schalter für den Antriebsmotor nach Anspruch i bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Rastenbahn (Scheibe 4), die auf der einen Seite der Rasten (8) steile Flanken (32) hat, auf der anderen Seite zunächst steiler (3,3), dann flacher auslaufende Flanken (34) hat, in solcher Ab- stimmung auf die Steuerung (Hebel 31) des Motorschalters, daß dieser vorwiegend während der Bewegung des Schiebers (7) längs der flacher auslaufenden Flanken (34) betätigt wird.
5. 5. Kupplung nach Anspruch i bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die abgefederte Scheibe (9) mit wenigstens einem Vorsprung (i i) in einen Ausschnitt (12) eines mit dem Antriebsteil (3) verbundenen Zylinders (5) greift, dessen Ausschnittsflanken auf der einen Seite (13) steil, auf der anderen Seite schräg (14) abgetreppt sind, ferner gekennzeichnet durch ein einseitig, nur im ausgerückten Zustand der, Kupplung wirkendes Gesperre (18, i9, Fig. 2) für die Druckscheibe (9), dessen gesperrterTeil (Scheibe 17) über eine Rutschkupplung (16) mit dem Antriebsteil (15, 2) verbunden ist.
6. 6. Kupplung nach Anspruch i bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die eine Hälfte (17) der Rutschkupplung,(i6) kraftschlüssig unter Federdruck (Feder io) an der federbelasteten Druckscheibe (9) anliegt und mit Rasten (18) versehen ist, die bei Axialverschie#bung der Scheibe (9) mit einer abgefederten Klinke (i9) in Eingriff kommen.
7. 7. Kupplung nach Anspruch i bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Abtriebsweiile (2), auf der zentrisch eine zur Einstellung des Grenzmoments dienende Schraubenfeder (io) sitzt, zu einer Gehäuseöffnung (26) geführt ist, durch die, beispielsweise mittels eines längs der Welle (2) verschraubbaren Federtellers (2o), die Federspannung eingestellt werden kann. B. Kupplung nach Anspruch i bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß längs des axialen Federtellerweges eine Einstellskala (24) angeordnet ist.