DE102004031693A1

DE102004031693A1 - Überlastkupplung mit integriertem Sensor

Info

Publication number: DE102004031693A1
Application number: DE200410031693
Authority: DE
Inventors: Siegfried Hoffner; Martin Kuschewski; Chistoph Dropmann; Bernhard Graf
Original assignee: Chr Mayr GmbH and Co KG
Current assignee: Chr Mayr GmbH and Co KG
Priority date: 2004-06-30
Filing date: 2004-06-30
Publication date: 2006-01-26

Abstract

Mechanische Überlastkupplung mit einem beim Auftreten von Überlast axial verschieblichen Kupplungsteil bzw. Schaltring und mit einem Sensor zur Erkennung des Ausrastzustandes der Überlastkupplung durch Abfühlen des axialen Versatzes des Schaltringes der Kupplung. Um dieses Abfühlen des axialen Versatzes des Schaltringes unabhängig von der mehr zufällig bestimmten genauen axialen Lage der Gesamtkupplung zu machen, wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß ein Sensor eine auf einem der drehbaren Kupplungsteile angeordnete Komponente umfasst, die ein Abstandssignal an einen von der Überlastkupplung entfernten Empfänger sendet in Abhängigkeit von dem Abstand der Komponente von dem anderen drehbaren Kupplungsteil und so den Schaltzustand der Kupplung anzeigt.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft mechanische Überlast-Kupplungen mit einem beim Auftreten von Überlast axial verschieblichen Kupplungsteil bzw. Schaltring mit einem mechanischen oder induktiven Sensor zur Ermittlung des Schaltzustandes der Kupplung.
Mechanische Überlastkupplungen der meisten gebräuchlichen Bauarten haben die Eigenschaft, daß beim Auftreten einer Überlast ein Ring auf der Kupplung um einen bestimmten Weg (Hub) in axialer Richtung verschoben wird. Zur Überwachung des Schaltzustandes der Überlastkupplung werden extern angebrachte Sensoren (mechanische Schalter oder induktive Näherungsschalter) verwendet, die die Verschiebung des Rings feststellen und damit eine Überlast im Antriebsstrang erkennen. Somit kann der Antrieb abgeschaltet und Schaden vermieden werden.
Probleme treten auf, wenn bei Planlauffehlern der Kupplung oder axialer Verschiebung der Welle, auf der die Kupplung montiert ist (Lagerspiel, Wärmedehnung) Zustände eintreten können, bei denen der Schaltpunkt des externen Sen sors nicht mehr stimmt und so eine tatsächlich auftretende Überlast nicht mehr erkannt wird oder irrtümlich eine Überlast abgefühlt wird, wo gar keine vorhanden ist.

Hiernach ist es die der vorliegenden Erfindung zugrunde liegende Aufgabe, bei den in Rede stehenden mechanischen Überlastkupplungen das Abfühlen des Schaltzustandes der Kupplung unabhängig zu machen von irgendwelchen zufällig bestimmten Einflüssen auf die tatsächlich axiale Position oder Gesamtkupplung bzw. des darauf befindlichen Schaltringes.

Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 angegebene Merkmalskombination gelöst. Diese Lösung hat gegenüber den bekannten Anordnungen zur Überwachung des Schaltzustandes einer Überlastkupplung den besonderen Vorteil, dass unabhängig von der axialen Lage durch Wärmedehnung, Lagerspiel o. ä. eine sichere Abschaltung erfolgt ohne aufwändige Justierarbeiten des Schalters bzw. Sensors.

Mehrere Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Abtastung des Überlastfalles werden anhand der beigefügten Zeichnung erläutert, wobei die eigentliche mechanische Kupplung, die im Schnittbild gezeigt ist, schon seit längerem zum bekannten Stand der Technik gehört.
Eine bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verwendet einen induktiv arbeitenden Transponder gleichzeitig zur Übertragung des Signals des Schaltzustandes der Überlastkupplung und zur Messung des Schaltzustandes. Eine Transponder-Anordnung besteht aus einem passiven Mobilteil 2 und einem stationären Sende-Lesegerät 1. Das Mobilteil 2 wird hier als passiv bezeichnet, weil es keine Spannungsquelle zur Stromversorgung hat. Das Sende-Lesegerät 1 hat eine Spannungsquelle. Es sendet induktiv Signale, die vom passiven Mobilteil 2 empfangen werden. Dadurch wird im passiven Mobilteil 2 genug Strom induziert, daß die Eleketronik des passiven Mobilteils 2 arbeiten kann und ein definiertes Antwortsignal an das Sende-Lesegerät zurücksenden kann.
Das passive Mobilteil 2 ist auf der Überlastkupplung fest montiert, das Sende-Lesegerät 1 ist in der Nähe der Überlastkupplung ortsfest montiert, so daß eine Signalübertragung zwischen den beiden Teilen des Transponders stattfindet.
Das Sende-Lesegerät 1 sendet elektromagnetische Wellen (Signale) aus. Diese elektromagnetischen Wellen werden von dem passiven Mobilteil 2 empfangen und induzieren dort Strom, so daß die Elektronik des Mobilteiles arbeitet und eine Antwort an das Sende-Lesegerät 1 zurücksenden kann. Solange diese Antworten kommen, ist die Kupplung nicht ausgerastet. Findet nun eine Ausrastung der Kupplung statt, wird diese das passive Mobilteil 2 verändern. Diese Veränderung kann durch Abschirmung der Antenne, Verstimmung der Antenne, Entfernen oder Nähern einer anderen Spule (Teil 3) stattfinden. Durch diese Veränderung des passiven Mobilteils 2 wird verhindert, daß das passive Mobilteil 2 eine Antwort an das Sende-Lesegerät 1 geben kann. Dieses Fehlen der Antwort wird dann im Sende-Lesegerät 1 als Signal für die Abschaltung des Antriebes genommen.
Beim Eintreten einer Überlast wird also die Signalübertragung im Transponder deaktiviert. Dazu sind hiernach mehrere Möglichkeiten denkbar:
Die Antenne des passiven Mobilteils 2 kann durch eine Abschirmung verdeckt werden, so daß die induktive Signalübertragung zum Sende-Lesegerät 1 nicht mehr stattfinden kann.
Die Antenne des passiven Mobilteils 2 kann andrerseits durch verschiedene Maßnahmen verstimmt werden. Es können verschiedene elektrische Elemente (Induktivitäten, Kapazitäten, Widerstände) parallel zur Antenne des passiven Mobilteils geschaltet werden, so daß sich die Resonanzfrequenz des passiven Mobilteils verändert und keine Signalübertragung mehr stattfindet. Das Zuschalten dieser Elemente erfolgt über einen mechanischen Schalter (siehe unten).
Ein Verstimmen der Antenne des passiven Mobilteils des Sende-Lesegeräts kann auch über ein berührungsloses Annähern einer zweiten Spule 3 an die Antennenspule des passiven Mobilteils 2 des Sende-Lesegeräts erfolgen.
Eine weitere denkbare Ausführung der Erfindung besteht darin, einen mechanischen Schalter zur Erkennung der Überlast durch Messung der Axialverschiebung des Rings auf der Kupplung zu verwenden. Sie unterscheidet sich vom Stand der Technik dadurch, daß der Schalter auf der Überlastkupplung fest montiert ist und somit nicht mehr durch Planlauffehler der Überlastkupplung oder Axialverschiebung der Welle gestört wird. Die Signalübertragung vom mit der Überlastkupplung mitrotierenden Schalter zur Maschinensteuerung geschieht berührungslos mit einer Transpondereinheit. Das Sende-Lesegerät 1 wird in der Nähe der Überlastkupplung stationär montiert, das passive Mobilteil 2 des Transponders befindet sich auf der Überlastkupplung. Der mechanische Schalter unterbricht bei Überlast die Antenne des passiven Mobilteils, so daß die Singalverbindung zum Sende-Lesegerät 1 unterbrochen wird, was dann als Überlast interpretiert wird.
Der Vorteil der Erfindung liegt in der sicheren Funktion des Sensors unabhängig von Planlauffehlern und Axialverschiebungen der Kupplung, sowie in der vereinfachten Montage beim Einbau der Überlastkupplung in eine Maschine oder Anlage, bei der kein Sensor im Zehntelmillimeterbereich bezüglich des richtigen Schaltpunkts justiert werden muß.

1: Sende-Lesegerät
2: passives Mobilteil
3: Spule
4: Ring

Claims

Mechanische Überlastkupplung mit: – einem ersten drehbaren, axial unverschieblichen Kuppltngsteil; – einem zweiten drehbaren, axial verschieblichen Kupplungsteil; – einem Ausrastmechanismus zum axialen Versetzen des zweiten Kupplungsteils im Verhältnis zum ersten Kupplungsteil beim Auftreten einer Überlast, und – einem Sensor zum Feststellen des Ein-/Ausrückzustandes der Kupplung, dadurch gekennzeichnet, daß der Sensor eine auf einem der drehbaren Kupplungsteile angeordnete Komponente umfaßt, die ein Abstandssignal an einen von der Überlastkupplung entfernten Empfänger sendet in Abhängigkeit von dem Abstand der Komponente von dem anderen drehbaren Kupplungsteil und so den Schaltzustand der Kupplung anzeigt.
Mechanische Überlastkupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Komponente zusammen mit dem entfernten Empfänger und einem zugeordneten Sender eine Transponder-Anordnung ausbildet, bei der die Komponente ein Abfrage-Signal vom Sender erhält und mit dem Abstands-Signal (ein 1 oder 0 Signal) antwortet.
Mechanische Überlastkupplung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Komponente mit Energie vom Sender betrieben wird.
Mechanische Überlastkupplung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Abstands-Zunahme des anderen Kupplungsteils von der Komponente a) entweder ein Signal deaktiviert, das an den entfernten Empfänger übertragen wird, wenn das andere drehbare Kupplungsteil sich von der Komponente entfernt, b) oder ein Signal aktiviert, wenn das andere drehbare Kupplungsteil sich von der Komponente entfernt.
Überlastkupplung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Deaktivieren der Signalübertragung durch ein Abschirmen der Antenne der Komponente bzw. das Aktivieren der Signalübertragung durch Wegnehmen einer Abschirmung erreicht wird.
Überlastkupplung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Deaktivierung der Signalübertragung des Transponders durch ein Verstimmen der Antenne des passiven Mobilteils erreicht wird.
Überlastkupplung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstimmung der Antenne der Komponente durch Parallelschalten eines zusätzlichen elektrischen Elements (Widerstand, Kondensator, Spule) zur Antenne der Komponente erreicht wird.
Überlastkupplung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstimmung der Antenne der Komponente durch Veränderung des Abstands zwischen der Antenne der Komponente und einer sich in der Nähe befindlichen Spule erreicht wird.
Überlastkupplung nach einem der Ansprüche 2 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Transponder nur ein einfaches Signal (z.B. seine Seriennummer) überträgt.
Überlastkupplung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Komponente des Transponders Daten der Überlastkupp lung gespeichert sind, wie z. B. Seriennummer der Kupplung, Einstellwerte bei Montage, Produktionsdatum, Wartungsintervalle, Anzahl der eingetretenen Überlastfälle.
Überlastkupplung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein mechanischer Schalter, der fest auf der Überlastkupplung montiert ist, die Antenne der Komponente des Transponders unterbricht und so die Signalübertragung unterbricht.
Mechanische Überlastkupplung mit einem beim Auftreten von Überlast axial verschieblichen Kupplungsteil bzw. Schaltring und mit einem Sensor zur Erkennung der Überlast, dadurch gekennzeichnet daß der Sensor als induktiv arbeitender Transponder ausgeführt ist, dessen passives Mobilteil auf der Kupplung befestigt ist, und daß ein dazugehöriges Transponder-Lesegerät in der Nähe der Kupplung befestigt ist, wobei die Signalübertragung zwischen Lesegerät und passivem Mobilteil des Transponders je nach Schaltzustand der Überlastkupplung aktiviert oder deaktiviert wird.
Verfahren zum Erkennen einer Überlastsituation in einer Überlastkupplung, die durch die axiale Verschiebung eines drehbaren, axial verschieblichen Kupplungsteils im Verhältnis zu einem drehbaren axial unverschieblichen Kupplungsteil mechanisch ausrastet, gekennzeichnet durch folgende Schritte: – Abfühlen einer Überlastsituation durch Abfühlen des Abstandes der Kupplungsteile zueinander durch Verwendung eines Detektors, der auf einem der Kupplungsteile angeordnet ist, und – Übertragen eines den abgefühlten Abstand darstellenden Signals an einen entfernten Empfänger.