DE10027433A1 - Elektromagnetisch betätigbare Kupplung - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine elektromagnetisch betätigbare Kupplung mit mindestens abschnittweise zu und abschaltbarem Antriebsstrang eines Förderers, insbesondere eines Stauförderers für Stückgut. DOLLAR A Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, dass eine kontinuierlich von einem endlos umlaufenden Hauptantriebsriemen (5) angetriebene Antriebsscheibe (8) und eine koaxial dazu frei drehbar gelagerte Treibscheibe (11) für den Treibriemen (13) eines zu- und abschaltbaren Fördererabschnittes, die beidseitig mit Reibbelägen (16, 17) versehen ist und zwischen der Antriebsscheibe (8) des Hauptantriebsriemens (5) und einer festen an der Kupplung (7) vorgesehenen Reibfläche (15) axialverschiebbar derart angeordnet ist, dass zum Abbremsen der Fördererbereiche die Treibscheibe (11) mit ihrem einen Reibbelag (16) gegen die feste Reibfläche (15) der Kupplung (7) und zum Antreiben der Fördererbereiche die Treibscheibe (11) mit ihrem anderen Reibbelag (17) gegen die als Reibfläche (18) ausgebildete Stirnseite der von dem Hauptantriebsriemen (5) getriebenen Antriebsscheibe (8) pressbar ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine elektromagnetisch betätigbare Kupplung im mindestens abschnittweise zu- und abschaltbaren Antriebsstrang eines Förderers, insbesondere eines Stauförderers für Stückgut.

Stauförderer erfüllen die Aufgabe, Stückgut über waagerechte Strecken zu fördern und drucklos zu stauen. Diese Funktionen werden innerhalb von Stückgut-Förderanlagen, z. B. in Lagern, als Zwischenpuffer, vor Verknüpfungspunkten beim Zusammenführen oder Verzweigen von Förderstrecken oder in intermittierenden Förderern verlangt. Auch vor Palletierautomaten, Produktions- oder Bearbeitungsmaschinen sowie auf Kommissionierstrecken und Sortierplätzen werden Stauförderer eingesetzt.

Es ist bekannt, die in den Seitenwangen des Traggerüstes eines Förderers montierten Tragrollen von einem unter den Tragrollen endlos umlaufenden Flachriemen über Reibschluß mit diesem anzutreiben, häufig wird der Riemen durch spezielle Einschnürröllchen gegen die anzutreibenden Tragrollen gedrückt und dabei auch seitlich geführt.

Zum Stauen von Stückgütern auf dem Förderer sind innerhalb der Förderstrecke festgelegte Staubereiche vorgesehen, die beispielsweise wie folgt arbeiten: Über ein Erfassungsmittel, beispielsweise eine Lichttaster-Ventileinheit wird der Stauplatz in eine Bereitschaftsstellung gebracht, sobald sich Fördergut im Erfassungsbereich des Lichttasters befindet. Gelangt ein weiteres Fördergut in den Erfassungsbereich des Lichttasters des nachfolgenden Platzes, so wird über ein Ventil ein Pneumatikzylinder betätigt, mit dem beispielsweise die Einschnürröllchen dieses Platzes abgesenkt werden. Dadurch wird der Reibschluß zwischen dem umlaufenden Flachriemen und den Tragrollen dieses Abschnittes aufgehoben, das Fördergut wird angehalten. Durch Schalten von Magnetventilen integriert in der Lichttaster-Ventileinheit des ersten Stauplatzes können dann im ersten Stauplatz die Einschnürröllchen angehoben und damit der Reibschluß zwischen Flachriemen und Tragrollen hergestellt werden. Dadurch setzt sich das Fördergut auf diesem Platz in Bewegung.

Stauförderer der beschriebenen Art haben den Nachteil, dass die Anlage infolge der verwendeten Elektrik und Pneumatik sehr laut ist, und dass entsprechende Energieträger insbesondere für das Medium Luft vorgehalten werden müssen. Der Verschleiß ist bei den bekannten Lösungen hoch, so dass die vorstehend beschriebenen Einrichtungen für höhere Fördergeschwindigkeiten nicht geeignet sind.

Aus der europäischen Patentanmeldung EP 0 953 524 A2 ist ein Stauförderersteuerungssystem bekannt geworden, bei dem zum Antrieb der Tragrollen ein Elektromotor verwendet wird. Der Elektromotor treibt über eine elektromagnetisch gesteuerte Kupplung eine Antriebsrolle eines jedes Fördererabschnittes, beispielsweise über eine Kette, während die einzelnen Tragrollen dieses Fördererabschnittes miteinander und somit mit dem Antrieb verbunden sind. Die vorbekannte Schrift sagt jedoch nichts über die Art der verwendeten Kupplung aus.

Ausgehend von einem Stauförderer der in der EP 09 53 524 A2 beschriebenen Art, besteht die Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, die elektromagnetische Kupplung so zu optimieren, dass sie insbesondere in bestehenden Baukastensystemen als Kupplungs-Bremseinheit unter Beibehaltung des kostengünstigen Flachriemen-Haupt­ antriebes eingesetzt werden kann. Auf den aufwendigen Energieträger Luft soll dabei vollkommen verzichtet werden.

Zur Lösung der Aufgabe wird erfindungsgemäß eine elektromagnetisch betätigbare Kupplung vorgeschlagen, die gekennzeichnet ist durch eine kontinuierlich von einem endlos umlaufenden Hauptantriebsriemen angetriebene Antriebsscheibe und eine koaxial dazu frei drehbar gelagerte Treibscheibe für den Treibriemen eines zu- und abschaltbaren Förderabschnittes, die beidseitig mit Reibbelägen versehen ist und zwischen der Antriebsscheibe des Hauptantriebsriemens und einer festen, an der Kupplung vorgesehenen Reibfläche axial verschiebbar derartig angeordnet ist, dass zum Abbremsen der Fördererbereich die Treibscheibe mit ihrem einen Reibbelag gegen die feste Reibfläche der Kupplung und zum Antreiben der Fördererbereiche die Treibscheibe mit ihrem anderen Reibbelag gegen die als Reibfläche ausgebildete Stirnseite der vor dem Hauptantriebsriemen gebildeten Antriebsscheibe preßbar ist.

Mit der vorgeschlagenen elektromagnetischen Kupplung im Antriebsstrang eines Förderers können sehr viele aufwendige und verschleißintensive Teile entfallen. So werden keine Pneumatikventile, keine Verschlauchungen, Hebel, Gestänge, Zylinder, Exzenterkugellager oder Bremswippen benötigt. Die elektromagnetische Kupplung arbeitet präzise und zuverlässig, ohne große Geräuschentwicklung. Die Einrichtung ist langlebig und wartungs- wie bedienungsfreudig. Beim Einsatz dieser Kupplung kann eine deutliche Kostenreduzierung gegenüber herkömmlichen Anlagen erwartet werden.

In einer günstigen Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass zur Erzeugung einer reibschlüssigen Mitnahmeverbindung die Treibscheibe für den Treibriemen und die Antriebsscheibe des Hauptantriebsriemens federbelastet aneinander preßbar auf einem gemeinsamen Schaft angeordnet sind, der fest mit dem Traggerüst des Förderers verbunden ist und an dem die feste Reibfläche der Kupplung ausgebildet ist, und dass an dem der festen Reibscheibe entgegengesetzten Ende des Schaftes die Spule des Elektromagneten vorgesehen ist, mit dem eine die zentrale Bohrung des Schaftes durchdringende und mit der Treibscheibe formschlüssig verbundene Zugstange zum elektromagnetischen Verschieben der Treibscheibe auf dem Schaft in Richtung der festen Reibscheibe der Kupplung gegen die Wirkung der Federkraft betätigbar ist.

Anders als bei herkömmlichen Antrieben dieser Art für Fördererabschnitte erfolgt der ständige Antrieb der Förderrollen des jeweils angetriebenen Fördererabschnittes über den kontinuierlich umlaufenden Hauptantriebsriemen, der die gegen die Antriebsscheibe des Hauptantriebsriemens federbelastet gepreßte Treibscheibe mitnimmt. Das Anhalten des Fördererabschnittes erfolgt elektromagnetisch durch Betätigung der Spule des Elektromagneten, wodurch die Treibscheibe mit ihrem dafür vorgesehenen Reibbelag zum Bremsen gegen die feste Reibfläche der Kupplung an dem dem Elektromagnet entgegengesetzten Ende gepreßt wird.

Beim Ausfall eines Elektromagneten würde sich zwar der Fördererabschnitt nicht abschalten, doch ist das für die Funktion der Gesamtanlage unschädlich, weil weitere nachfolgende Stauplätze in Funktion bleiben.

In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Spule des Elektromagneten in ein topfförmiges Gehäuse eingesetzt ist, dessen stirnseitiger, der Antriebsseite abgewandter konzentrischer Deckel zentrisch mit der Zugstange verbunden ist, und dass zwischen dem topfförmigen Gehäuse und dem Deckel Druckfedern wirken, die den Deckel und die Zugstange verschieben und die mit der Zugstange verbundene Treibscheibe gegen die Antriebsscheibe pressen. Mit dieser Lösung kann eine sehr kompakte Konstruktion geschaffen werden, die insbesondere im Durchmesser klein baut, was die Seitenwange der Förderertraggestelle deutlich reduziert. Die gesamte Kupplungs- und Bremseinheit ist mit anderen Geräten eines baukastenartig zusammengesetzten Förderers kompatibel und wartungs- wie auch bedienungsfreudig.

Die elektromagnetisch betätigbare Kupplung nach der Erfindung ist vorzugsweise für Rollstauförderer vorgesehen, bei denen mindestens eine der abschnittweise gekoppelten Tragrollen mit der Treibscheibe der Kupplung antreibbar verbunden ist. Die Treibscheibe und die Antriebscheibe sind in einem gemeinsamen Gehäuse der Kupplung gelagert, die logische Verknüpfung der Stauplätze erfolgt nach dem Stand der Technik über bekannte Lichttastereinheiten oder ähnliches.

Im Rahmen der Erfindung ist es gleichsam möglich, die Kupplung in sogenannten Riemenstauförderern einzusetzen, wobei mindestens eine der mit parallel nebeneinander verlaufenden Flachriemen belegten Tragrollen mit der Treibscheibe der Kupplung antreibbar verbunden ist. Das Antreiben und Bremsen des Stauplatzes erfolgt dann über die erfindungsgemäße Kupplung und die Flachriemen des Riemenstauförderers.

Die erfindungsgemäße Kupplung ist auch in Gurtbandstauförderern einsetzbar. Stauplätze mit Gurtförderern sind für nicht rollgangfähiges Fördergut, beispielsweise Textilien, Zeitungen oder sonstige biegeschlaffe Gegenstände verwendbar. In diesem Fall ist vorzugsweise eine Umlenkrolle des Gurtbandes mit der Treibscheibe der Kupplung antreibbar verbunden.

Besonders günstig ist es, wenn der Hauptantriebsriemen ein Flachriemen und der Treibriemen ein Rundriemen ist. Generell ist auch der Antrieb mit Ketten denkbar und möglich.

Im Rahmen der Erfindung könnte auch für besondere Anwendungsfälle statt der Reibscheiben und Reibflächen eine Stirnverzahnung Verwendung finden, beider allerdings ein sofortiges Ein- und Auskuppeln ohne Bremswirkung erforderlich ist.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird nachfolgend beschrieben. Es zeigt:

Fig. 1 einen Rollenstauförderer in der Seitenansicht,

Fig. 2 einen Querschnitt durch den Rollenstauförderer nach Fig. 1,

Fig. 3 einen Querschnitt durch die erfindungsgemäße Kupplung,

Fig. 4 einen Riemen-Stauförderer mit der Kupplung nach der Erfindung in der Seitenansicht,

Fig. 5 einen Querschnitt durch Fig. 4,

Fig. 6 einen Gurtband-Stauförderer mit der Kupplung nach der Erfindung, und

Fig. 7 einen Querschnitt durch den Gurtband-Stauförderer nach Fig. 6.

In Fig. 1 ist ein typischer Rollenstauförderer dargestellt, der mit 1 beziffert ist. Er besteht aus dem Gerüst 2 und den darin gelagerten Tragrollen 3 für das Fördergut FG. Der Antrieb 4 erfolgt über den endlos umlaufenden Flachriemen 5, der mindestens teilweise die Antriebsscheibe der erfindungsgemäßen Kupplung 7 umschlingt. Der nicht im Einzelnen dargestellte Antrieb 4 treibt den Flachriemen 5 und damit die Antriebsscheibe der Kupplung 7 kontinuierlich. Wie anhand der Fig. 3 später noch im Einzelnen beschrieben, wird über die Antriebsscheibe 8 die Treibscheibe 11 angetrieben, von der der Rundriemen 13 zu einer der Tragrollen 3 des Rollenstauförderers 1 geführt ist. Die übrigen Rollen eines angetriebenen Fördererabschnittes sind ebenfalls über Rundriemen 14 miteinander verbunden, so dass über den gemeinsamen Antrieb 4, die Kupplung 7 und die Rundriemen 13, 14 alle Tragrollen eines Fördererabschnittes gleichzeitig angetrieben sind.

In Fig. 2 ist das vereinfacht dargestellte Antriebsprinzip im Querschnitt ersichtlich. Das Fördergut FG liegt auf der Tragrolle 3 auf, die im Gerüst 2 des Rollenförderers 1 beidseitig gelagert sind. Der Rundriemen 13 treibt über die Treibscheibe 11 direkt eine der Tragrollen 3, die ihrerseits über den Rundriemen 14 mit benachbarten Tragrollen 3 verbunden ist. Die Treibscheibe 11 ihrerseits wird über die Antriebsscheibe 8 der Kupplung 7 angetrieben, die wiederum ihren Antrieb über den Flachriemen 5 vom Antrieb 4 erhält.

Wie in Fig. 3 dargestellt, besteht die erfindungsgemäße Kupplung 7 aus einer kompakten Baueinheit. Die Antriebsscheibe 8 und die Treibscheibe 11 sind auf einem gemeinsamen Schaft 12 drehbar gelagert, wobei die Treibscheibe 11 ihrerseits um einen geringen Betrag axial verschiebbar auf dem Schaft 12 aufsitzt. Der Schaft 12 ist an seiner dem Traggerüst 13 zugewandten Seite flanschartig 12a erweitert, einerseits um den Schaft 12 am Traggerüst 13 bei 14 anschrauben zu können und andererseits um eine Reibfläche 15 vorzusehen, gegen die ein Reibbelag 16 auf der dieser Reibfläche 15 zugewandten Seite der Treibscheibe 11 anpreßbar ist. Auf der gegenüberliegenden Seite der Treibscheibe 11 ist ein weiterer Reibbelag 17 vorgesehen, der mit einer Reibfläche 18 an der Stirnseite der Antriebsscheibe 8 korrespondiert. Die Antriebsscheibe 8 ist unverschiebbar auf dem Schaft 12 drehbar gelagert; ebenfalls unverschiebbar gegenüber dem Schaft 12 ist ein topfförmiges Gehäuse 19 angeordnet, in dem die Spule 20 eines Elektromagneten angeordnet ist. Das Gehäuse 19 wird durch einen Deckel 21 auf der freien Seite abgeschlossen, der zentral mit einer Zugstange 22 bei 23 fest verbunden ist. Die Zugstange 22 durchdringt eine in dem Schaft 12 vorgesehene zentrale Bohrung 24, greift mit zwei sich quer erstreckenden Armen 25 durch eine spielbehaftete Querbohrung 26 im Schaft 12 und ist dort mit dem Lagerinnenring 11a der Treibscheibe 11 verbunden. Durch Verschiebung der Zugstange 22 in ihre Längsrichtung ist die Treibscheibe 11 auf dem Schaft verschiebbar.

In dem topfförmigen Gehäuse 19 sind vorzugsweise gleichmäßig um das Zentrum der Zugstange 12 verteilt parallel zur Zugstange 12 verlaufende Sack-Bohrungen 27 vorgesehen, in denen Druckfedern 28 eingesteckt sind, die aus der Bohrung herausragend gegen die Innenseite des Deckels 21 drücken. Dadurch wird der Deckel 21 geringfügig x von dem topfförmigen Gehäuse 19 abgehoben und zieht dabei über die Zugstange 22 und die Arme 25 die Treibscheibe 11 mit dem Reibbelag 17 gegen die Reibfläche 18 an der Antriebsscheibe 8. Dadurch dass die Antriebsscheibe 8 teilweise von dem Hauptantriebsriemen 5 umschlungen und drehangetrieben ist, wird über Reibschluß die Treibscheibe 11 mitgenommen, so dass diese ihrerseits über die Treibriemen (Rundriemen 13) die von ihm umschlungene Tragrolle des Fördererabschnittes antreibt. Auf diese Weise werden alle mit dieser Tragrolle 3 über die Rundriemen 14 verbundenen weiteren Tragrollen 3 des Fördererabschnittes angetrieben, so lange die Federkraft den Reibschluß zwischen Treibrad 11 und Antriebsscheibe 8 erstellt.

Wird die vorzugsweise mit 12 V betriebene Spüle mit Strom beaufschlagt, wird der Deckel 21 gegen die Spule 20 und das Gehäuse 19 gezogen, wodurch die fest in den Deckel 21 bei 23 eingeschraubte Zugstange 22 von der Spule 20 wegbewegt wird. Über die Arme 25 verschiebt die Zugstange 22 die Treibscheibe 11 und drückt den Reibbelag 16 gegen die Reibfläche 15 an dem flanschartig 12a ausgebildeten Schaft 12. Auf diese Weise erfolgt ein Abbremsen der Treibscheibe 11, die dann über den Treibriemen (Rundriemen 13) und die Tragrolle 3 alle Tragrollen des Fördererabschnittes zum Stehen bringen. Sobald der Strom in der Spule abgeschaltet wird, löst sich der Deckel 21 aufgrund der wirksam werdenden Federkraft 28 und der fehlenden magnetischen Kraft vom Gehäuse 19 und zieht über die Zugstange 22 und die Arme 25 die Treibscheibe 11 von der Reibfläche 15 weg und gleichzeitig mit dem Reibbelag 17 gegen die Reibfläche 18 der Antriebsscheibe 8, die während der ganzen Zeit über den Flachriemen 5 weiter in Drehung versetzt war. Sobald Reibschluß wieder hergestellt ist, beginnen die Tragrollen 3 des Fördererabschnittes erneut zu drehen.

Das vorstehend beschriebene erfindungsgemäße Antriebsprinzip ist auch auf Riemenstauförderer anwendbar wie sie in Fig. 4 und 5 in der Seitenansicht und im Querschnitt dargestellt sind. Auch hier erfolgt der Antrieb von der Antriebsrolle 4 über den endlos umlaufenden Hauptantriebsriemen 5 auf die Antriebsscheiben 8, die über die erfindungsgemäße Kupplung 7 mindestens einzelne Tragrollen 3 des Stauförderers antreibt. Die Tragrollen 3 des Riemenstauförderers sind bekanntlich mit Flachriemen 29 belegt, so dass der Antrieb und das Bremsen der Stauplätze durch die Kupplung 7 der Erfindung und die aufgelegten Flachriemen 29 erfolgt.

Fig. 6 und Fig. 7 zeigt eine weitere Anwendung der Erfindung in einem Gurtbandstauförderer. Hier wird ein flacher Fördergurt 30 um zwei Umlenkrollen 31 geführt, von denen die eine über die erfindungsgemäße Kupplung antreibbar ist. Auch hier erfolgt der Hauptantrieb aller Fördererabschnitte durch einen endlos umlaufenden Hauptantriebsriemen 5, der die Antriebsscheibe 8 und mit ihr die eingekuppelte Treibscheibe 11 und von dieser über den Riemen 32 die Umlenkrollen 31 antreibt.

Claims (7)

1. Elektromagnetisch betätigbare Kupplung im mindestens abschnittweise zu- und abschaltbaren Antriebsstrang eines Förderers, insbesondere eines Stauförderers für Stückgut, gekennzeichnet durch eine kontinuierlich von einem endlos umlaufenden Hauptantriebsriemen (5) angetriebene Antriebsscheibe (8) und eine koaxial dazu frei drehbar gelagerte Treibscheibe (11) für den Treibriemen (13) eines zu- und abschaltbaren Fördererabschnittes, die beidseitig mit Reibbelägen (16, 17) versehen ist und zwischen der Antriebsscheibe (8) des Hauptantriebsriemens (5) und einer festen an der Kupplung (7) vorgesehenen Reibfläche (15) axialverschiebbar derart angeordnet ist, dass zum Abbremsen der Fördererbereiche die Treibscheibe (11) mit ihrem einen Reibbelag (16) gegen die feste Reibfläche (15) der Kupplung (7) und zum Antreiben der Fördererbereiche die Treibscheibe (11) mit ihrem anderen Reibbelag (17) gegen die als Reibfläche (18) ausgebildete Stirnseite der von dem Hauptantriebsriemen (5) getriebenen Antriebsscheibe (8) preßbar ist.

2. Elektromagnetisch betätigbare Reibscheibenkupplung nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass zur Erzeugung einer reibschlüssigen Mitnahmeverbindung die Treibscheibe (11) für den Treibriemen (13) und die Antriebsscheibe (8) des Hauptantriebsriemens (5) federbelastet aneinanderpreßbar auf einem gemeinsamen Schaft (12) angeordnet sind, der fest mit dem Traggerüst (13) des Förderers verbunden ist und an dem die feste Reibfläche (15) der Kupplung (7) ausgebildet ist und dass an dem der festen Reibscheibe (15) entgegengesetzten Ende des Schaftes (12) die Spule (20) des Elektromagneten vorgesehen ist, mit dem eine die zentrale Bohrung (24) des Schaftes (12) durchdringende und mit der Treibscheibe (11) formschlüssig verbundene Zugstange (22) zum elektromagnetischen Verschieben der Treibscheibe (11) auf dem Schaft (12) in Richtung der festen Reibfläche (15) der Kupplung (7) gegen die Wirkung der Federkraft (28) betätigbar ist.

3. Elektromagnetisch betätigbare Reibscheibenkupplung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Spule (20) des Elektromagneten in ein topfförmiges Gehäuse (19) eingesetzt ist, dessen stirnseitiger der Antriebsscheibe (8) abgewandter konzentrischer Deckel (21) zentrisch mit der Zugstange (22) verbunden ist und dass zwischen dem topfförmigen Gehäuse (19) und dem Deckel (21) Druckfedern (28) wirken, die den Deckel (21) und die Zugstange (22) verschieben und die mit der Zugstange (22) verbundene Treibscheibe (11) gegen die Antriebsscheibe (8) pressen.

4. Elektromagnetisch betätigbare Reibscheibenkupplung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Stauförderer (1) ein Rollenstauförderer ist, wobei mindestens eine der abschnittweise gekoppelten Tragrollen (3) mit der Treibscheibe (11) der Kupplung antreibbar verbunden ist.

5. Elektromagnetisch betätigbare Reibscheibenkupplung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Stauförderer (1) ein Riemenstauförderer ist, wobei mindestens eine der mit parallel nebeneinander verlaufenden Flachriemen (29) belegten Tragrollen (3) mit der Treibscheibe (11) der Kupplung (7) antreibbar verbunden ist.

6. Elektromagnetisch betätigbare Reibscheibenkupplung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Stauförderer (1) ein Gurtbandstauförderer ist, dessen Umlenkrolle (31) mit der Treibscheibe (11) der Kupplung (7) antreibbar verbunden ist.

7. Elektromagnetisch betätigbare Reibscheibenkupplung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Hauptantriebsriemen (5) ein Flachriemen und der Treibriemen (13) ein Rundriemen ist.