DE102016004978A1

DE102016004978A1 - Drehkupplung mit Kabelkanal und Drehwinkelbegrenzung

Info

Publication number: DE102016004978A1
Application number: DE102016004978.2A
Authority: DE
Inventors: Michael Gräber
Original assignee: CRE Roesler Electronic GmbH
Current assignee: Graeber Michael De; Rose Systemtechnik GmbH
Priority date: 2016-04-22
Filing date: 2016-04-22
Publication date: 2017-10-26

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Drehkupplung (32) mit einem ersten Kupplungsteil (36) und einem in Bezug zum ersten Kupplungsteil (36) um eine Drehachse (34) drehbaren zweiten Kupplungsteil (38), wobei das erste und das zweite Kupplungsteil (36, 38) einen durchgehenden Kabelkanal (112) umgeben, durch den sich Kabel erstrecken, und wobei das erste Kupplungsteil (36) und das zweite Kupplungsteil (36) jeweils mit einem Anschlag (62, 66) versehen sind, welche die Drehung der beiden Kupplungsteile (36, 38) in Bezug zueinander begrenzen. Damit die Drehung auf Drehwinkel von mehr als 360 Grad begrenzt werden kann, ist erfindungsgemäß zwischen dem ersten Kupplungsteil (36) und dem zweiten Kupplungsteil (38) mindestens ein Anschlagring (56) angeordnet, der in Bezug zum ersten Kupplungsteil (36) und in Bezug zum zweiten Kupplungsteil (38) um die Drehachse (34) drehbar ist und zwei Anschläge (70, 72) aufweist, von denen jeder mit einem Anschlag (62, 66) eines benachbarten Kupplungsteils (36, 38) oder Anschlagrings zusammenwirkt.

Description

Die Erfindung betrifft eine Drehkupplung mit einem ersten Kupplungsteil und einem in Bezug zum ersten Kupplungsteil um eine Drehachse drehbaren zweiten Kupplungsteil, wobei das erste und das zweite Kupplungsteil einen durchgehenden Kabelkanal umgeben, durch den sich Kabel erstrecken, und wobei das erste Kupplungsteil und das zweite Kupplungsteil jeweils mit einem Anschlag versehen sind, welche die Drehung des ersten und des zweiten Kupplungsteils in Bezug zueinander begrenzen, um ein übermäßiges Verdrillen der Kabel im Kabelkanal zu verhindern. Die Drehkupplung ist besonders zum Einsatz mit Bedieneinheiten bestimmt, die von einer hohlen, als Kabelzuführung dienenden Wand- oder Deckenhalterung drehbar gehalten werden, wobei die Drehkupplung sowohl zur lösbaren Befestigung der Bedieneinheit an der Wand- oder Deckenhalterung als auch als Drehgelenk zwischen der Bedieneinheit und der Wand- oder Deckenhalterung dient. Die Erfindung betrifft somit auch eine Bedieneinheit, die mittels einer solchen Drehkupplung abnehmbar und drehbar an einer hohlen, als Kabelzuführung dienenden Wand- oder Deckenhalterung montiert ist.
Derartige Bedieneinheiten werden z. B. in Industrieanlagen bei der Fertigungs- und Prozessautomatisierung sowie zur Steuerung von Maschinen, Fließbändern und Verfahrensabläufen eingesetzt und umfassen häufig einen sogenannten Panel-PC, der aus einem Rechnergehäuse, einem darin enthaltenen Rechner, einem an einer Breitseite des Rechnergehäuses angeordneten Bildschirm sowie einer Tastatur zur Eingabe von Bedienungsanweisungen besteht. Die Tastatur kann dabei getrennt vom Bildschirm am Gehäuse angebracht oder als Touchscreen mit dem Bildschirm kombiniert sein. Solche Bedieneinheiten werden zum Beispiel vom Anmelder im Internet unter http://www.cre-electronic.de/panelpc.html angeboten.
Dort, wo eine Bedieneinheit zur Bedienung einer Maschine nicht direkt an der Maschine angebracht werden kann, wie zum Beispiel bei Bedieneinheiten, die zur Steuerung von Fließbändern oder dergleichen in großen Werkhallen dienen, wird sie häufig an einer Deckenhalterung in Form eines röhrenförmigen Tragarms ortsfest oder verfahrbar an Schienen an einer Decke der Werkhalle aufgehängt. Der Tragarm dient dabei nicht nur dazu, die Bedieneinheit an der Decke aufzuhängen, sondern auch als Kabelkanal für elektrische Strom- und Signalleitungen, die zur Zufuhr von Strom zur Bedieneinheit bzw. zur Übertragung von Signalen zwischen der Bedieneinheit und einer Zentraleinheit oder weiteren, mit der Bedieneinheit vernetzten Bedieneinheiten dienen. Dort, wo dies möglich ist, kann an Stelle einer Deckenhalterung auch eine Wandhalterung verwendet werden, die dann ebenfalls einen hohlen als Kabelkanal dienenden Tragarm umfasst.
Wenn bei den eingangs genannten Drehkupplungen die beiden Kupplungsteile in Bezug zueinander unbegrenzt drehbar sind, können die durch die hohle Wand- oder Deckenhalterung und den durchgehenden Kabelkanal der Drehkupplung verlaufenden Kabel stark verdrillt werden, wenn die Bedieneinheit mehrmals ganz um die Drehachse gedreht wird. Dadurch werden die Kabel verkürzt, was dazu führen kann, dass einzelne Kabel gegen benachbarte Kanten gepresst werden, was mit der Zeit zum Kabelbruch führen kann, oder dass sich Steckverbindungen infolge der durch die Verdrillung verursachten Zugkräfte in den Kabeln ungewollt lösen.
Um diese Probleme zu vermeiden, wird der maximale Drehwinkel von Drehkupplungen in Wand- oder Deckenhalterungen von Bedieneinheiten gewöhnlich begrenzt, indem das erste und das zweite Kupplungsteil mit zusammenwirkenden Anschlägen versehen werden, die in beiden Drehrichtungen gegeneinander anschlagen und dadurch eine übermäßige Drehung der Bedieneinheit verhindern. Beispiele von derartigen Drehkupplungen in einer Wand- oder Deckenhalterung für eine Bedieneinheit sind in der DE 40 33 747 A1 und in der DE 41 19 508 A1 offenbart.
Bei diesen bekannten Drehkupplungen beträgt der maximale Drehwinkel 360 Grad oder weniger, was einem Drehwinkel von 180 Grad oder weniger in beiden Drehrichtungen aus einer mittleren Gebrauchsstellung entspricht. Da eine Drehung um etwa 180 Grad aus der Gebrauchsstellung in jeder Drehrichtung im Betrieb oft notwendig ist, muss bei der Montage der Bedieneinheit an der Wand- oder Deckenhalterung sichergestellt werden, dass die maximalen Drehwinkel in beiden Drehrichtungen etwa gleich groß sind. Dies geht in der Regel nur durch Ausprobieren, wodurch ein erhöhter Zeitaufwand entsteht. Außerdem wird es von Bedienern oft als Einschränkung angesehen, wenn sich die Bedieneinheit nicht mehr weiter drehen lässt.
Bei den bekannten Drehkupplungen lassen sich die beiden Kupplungsteile gewöhnlich mittels einer Spanneinrichtung in beliebigen Drehstellungen in Bezug zueinander arretieren, zum Beispiel in der DE 41 19 508 A1 mittels eine Spannschraube bzw. in der DE 40 33 747 A1 mittels eines Spannhebels. Dies bedeutet jedoch, dass die Arretierung vor jedem Drehen der Bedieneinheit gelöst und nach dem Drehen wieder hergestellt werden muss. Auch dazu sind ein erhöhter Zeitaufwand und zudem zwei Hände erforderlich.
Ausgehend hiervon liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Drehkupplung der eingangs genannten Art dahingehend zu verbessern, dass die Drehung der beiden Kupplungsteile in Bezug zueinander auf Drehwinkel von mehr als 360 Grad begrenzt werden kann.
Eine weitere Aufgabe besteht darin, die beiden Kupplungsteile so miteinander zu verbinden, dass sich das Drehmoment, das einer Drehung der beiden Kupplungsteile in Bezug zueinander entgegenwirkt, vom Bediener mit einfachen Mitteln auf einen nahezu beliebigen Wert einstellen lässt, so dass sich die Bedieneinheit je nach Wunsch des Bedieners mit mehr oder weniger Kraftaufwand drehen und bei Bedarf auch arretieren lässt.
Die zuerst genannte Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass zwischen das erste und das zweite Kupplungsteil mindestens ein Anschlagring eingesetzt ist, der sowohl in Bezug zum ersten Kupplungsteil und in Bezug zum zweiten Kupplungsteil um die Drehachse drehbar ist, wobei der Anschlagring zwei Anschläge aufweist, von denen jeder mit einem Anschlag eines benachbarten Kupplungsteils oder Anschlagrings zusammenwirkt.
Mit jedem Anschlagring kann der maximale Drehwinkel der beiden Kupplungsteile erheblich vergrößert werden, beispielweise um 200 bis 300 Grad. Mit anderen Worten kann daher mit einem einzigen Anschlagring ein maximaler Drehwinkel von 500 bis 600 Grad und mit zwei Anschlagringen ein maximaler Drehwinkel von 700 bis 900 Grad eingestellt werden.
Da der Anschlagring sowohl in Bezug zum ersten Kupplungsteil und in Bezug zum zweiten Kupplungsteil um die Drehachse drehbar ist, wird er bei einer Drehung des zweiten Kupplungsteils in Bezug zum ersten Kupplungsteil vom zweiten Kupplungsteil mitgenommen und mitgedreht, sobald der Anschlag des zweiten Kupplungsteils gegen den benachbarten Anschlag des Anschlagrings anschlägt. Die Drehung des zweiten Kupplungsteils und des Anschlagrings endet erst, wenn der andere Anschlag des Anschlagrings gegen den benachbarten Anschlag des ersten Kupplungsteils anschlägt.
Wenn nur ein einziger Anschlagring zwischen die beiden Kupplungsteile eingesetzt wird, wirkt einer der beiden Anschläge des Anschlagrings mit dem Anschlag des ersten Kupplungsteils zusammen, während der andere der beiden Anschläge des Anschlagrings mit dem Anschlag des zweiten Kupplungsteils zusammenwirkt.
Wenn zwei Anschlagringe zwischen die beiden Kupplungsteile eingesetzt werden, wirkt einer der beiden Anschläge des ersten Anschlagrings mit dem Anschlag des ersten Kupplungsteils zusammen. Der andere Anschlag des ersten Anschlagrings wirkt mit dem einen Anschlag des zweiten Anschlagrings zusammen, dessen anderer Anschlag wiederum mit dem Anschlag des zweiten Kupplungsteils zusammenwirkt.
Sofern zwischen die beiden Kupplungsteile mehr als ein Anschlagring eingesetzt wird, sind diese Anschlagringe bevorzugt identisch ausgebildet, wodurch die Anzahl der vorzuhaltenden Teile reduziert werden kann.
Um die Fertigung und Montage der Drehkupplung zu vereinfachen, sieht eine bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung vor, dass die Anschläge der beiden Kupplungsteile über einander zugewandte Stirnflächen der Kupplungsteile überstehen und dass die Anschläge des oder jedes Anschlagrings über entgegengesetzte Stirnflächen von dem oder von jedem Anschlagring überstehen. Dadurch kann gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung eine beliebige Anzahl von Anschlagringen in axialer Richtung der Drehachse lose zwischen die Kupplungsteile eingelegt bzw. bei Bedarf wieder entnommen werden. Wenn der maximale Drehwinkel auf einen Wert von weniger als 360 Grad begrenzt werden soll, können auch alle Anschlagringe entnommen werden.
Vorteilhaft weisen die Anschläge der Kupplungsteile und der Anschlagringe ebene Stirnflächen auf, die bei einer Drehung der beiden Kupplungsteile in Bezug zueinander jeweils auf einer gegenüberliegenden ebenen Stirnfläche oder Ringschulter des in axialer Richtung der Drehachse benachbarten Kupplungsteils oder Anschlagrings gleitet.
Eine weitere bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass die Anschläge der Kupplungsteile und die Anschläge des oder jedes Anschlagrings jeweils zwei entgegengesetzte, in die beiden Drehrichtungen weisende Anschlagflächen aufweisen. Um einerseits den maximalen Drehwinkel so groß wie möglich zu machen, jedoch andererseits die Anschläge nicht zu sehr zu schwächen, beträgt der Winkelabstand zwischen den beiden entgegengesetzten Anschlagflächen der Anschläge zweckmäßig weniger als 60 Grad und mehr als 10 Grad, vorzugsweise weniger als 45 Grad und mehr als 20 Grad und am besten etwa 30 Grad. Wenn ein kleinerer maximaler Drehwinkel gewünscht wird, kann jedoch der Winkelabstand zwischen den beiden Anschlagflächen jedes Anschlags größer gemacht werden.
Allerdings ist es grundsätzlich auch möglich, die Anschläge der Kupplungsteile und der Anschlagringe radial über Umfangsflächen der Kupplungsteile bzw. der Anschlagringe überstehen zu lassen, um sie gegen den Anschlag des benachbarten Kupplungsteils oder Anschlagrings anschlagen zu lassen, ähnlich wie dies bei den Kupplungsteilen aus der DE 41 19 508 A1 und der DE 40 33 747 A1 der Fall ist.
Um eine ungehinderte Drehung des Anschlagrings oder der Anschlagringe in Bezug zu den beiden Kupplungsteilen zu ermöglichen, weisen der oder die Anschlagringe jeweils eine zylindrische innere oder äußere Führungsfläche auf, die auf einer gegenüberliegenden zylindrischen Führungsfläche von einem der beiden Kupplungsteile gleitet.
Vorteilhaft sind die beiden Kupplungsteile hülsenförmig ausgebildet und ineinander gesteckt, wobei das radial innere Kupplungsteil an seinem äußeren Umfang eine radial nach außen überstehende Ringschulter aufweist, über die der zugehörige Anschlag übersteht, während der Anschlag des radial äußeren Kupplungsteils über eine Stirnfläche dieses Kupplungsteils übersteht.
Die zuletzt genannte Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine mit einem Gewinde des zweiten Kupplungsteils im Gewindeeingriff stehende Gewindehülse gelöst, die das zweite Kupplungsteil beim Festziehen der Gewindehülse in axialer Richtung gegen das erste Kupplungsteil zieht oder anpresst.
Die Gewindehülse ist vorzugsweise eine Innengewindehülse, die auf ein Außengewinde des zweiten Kupplungsteils geschraubt wird, wobei sie sich zweckmäßig nach Art einer Überwurfmutter in axialer Richtung der Drehachse über den oder die Anschlagringe hinweg erstreckt, so dass diese durch die Gewindehülse geschützt sind.
Eine weitere bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass zwischen der Gewindehülse und dem ersten Kupplungsteil ein Kunststoffring angeordnet ist. Der Kunststoffring dient zum einen beim Festziehen der Gewindehülse als Gleitlager, das eine reibungsarme und gleichmäßige Drehung der Gewindehülse in Bezug zum ersten Kupplungsteil gewährleistet. Zum anderen dient der Kunststoffring zur Einleitung von axialen und radialen Kräften von der Gewindehülse in das erste Kupplungsteil und weist zu diesem Zweck eine äußere konische Umfangsfläche auf, die gegen eine gegenüberliegende innere konische Umfangsfläche der Gewindehülse anliegt.
Gemäß einer anderen vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist zwischen der Gewindehülse und dem ersten Kupplungsteil eine Feder angeordnet. Die Feder dient zum einen zur Kompensation der Dehnung oder Schrumpfung des Kunststoffrings infolge von Temperaturschwankungen. Zum anderen kann sich die Feder beim Festziehen der Gewindehülse etwas elastisch verformen, was zu einem langsameren oder flacheren Anstieg des Drehmoments führt, das der Relativdrehung der beiden Kupplungsteile entgegenwirkt, Dadurch kann das Drehmoment einfacher und genauer auf einen gewünschten Wert eingestellt werden. Die Feder ist vorteilhaft eine Wellenfeder, die zwischen das erste Kupplungsteil und einen flachen Metallring eingesetzt ist, der gegen eine ebene Stirnfläche des Kunststoffrings anliegt. Der Metallring verhindert, dass sich die Wellenfeder in das Material des Kunststoffrings eindrückt.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist das erste Kupplungsteil mit mindestens zwei radialen Klemmschrauben an einem benachbarten röhrenförmigen Tragelement der Wand- oder Deckenhalterung befestigt, um sie unbeweglich mit dem Tragelement zu verbinden. Um zu verhindern, dass sich die Klemmschrauben mit der Zeit lösen können, ist die Wand der Gewindehülse vorteilhaft mit mindestens zwei radialen Durchgangsbohrungen versehen. Die Durchgangsbohrungen lassen sich durch Drehen der Gewindehülse nacheinander mit den Klemmschrauben zur Fluchtung bringen, um diese festzuziehen, und können dann durch Zurückdrehen der Gewindehülse erneut von den Klemmschrauben weg verlagert werden. Wenn sich diese ungewollt lösen sollten, schlagen sie gegen den inneren Umfang der Gewindehülse an, was ein weiteres Lösen verhindert.
Die Gewindehülse wiederum kann ebenfalls arretiert werden, vorzugsweise mittels einer Schraube, die in der Nähe des Stirnendes der festgezogenen Gewindehülse derart in eine radiale Bohrung des zweiten Kupplungsteil eingeschraubt wird, dass ihr Schraubenkopf von der festgezogenen Gewindehülse teilweise verdeckt wird, sich jedoch noch mit einem Werkzeug drehen lässt, um ihn gegen den inneren Umfang der Gewindehülse anzupressen und diese dadurch in Bezug zum zweiten Kupplungsteil zu fixieren.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.
1 zeigt eine schematische Ansicht einer Industrieanlage mit mehreren Maschinen und zugehörigen Bedienstationen;
2 zeigt eine vergrößerte Seitenansicht einer Bedieneinheit und eines unteren Teils eines Tragarms einer Bedienstation;
3 zeigt eine auseinandergezogene perspektivische Ansicht einer erfindungsgemäßen Drehkupplung zwischen der Bedieneinheit und dem Tragarm;
4 zeigt eine Längsschnittansicht der Drehkupplung;
5 zeigt eine perspektivische Ansicht der Drehkupplung.
In 1 sind vier Bedienstationen 2 schematisch dargestellt, die jeweils zur Steuerung einer zugehörigen Maschine 4 in einer Werkhalle 8 einer Industrieanlage dienen. Jede Bedienstation 2 umfasst eine Bedieneinheit 6 in Form eines Panel-PC und einen hohlen Tragarm 10, der aus einem zylindrischen Leichtmetallrohr besteht. Die Bedieneinheiten 6 sind an einer oberhalb von den Maschinen 4 durch die Werkhalle 8 verlaufenden Schiene 12 aufgehängt. Entlang der Schiene 12 erstreckt sich eine mit einem Stromnetz 14 verbundene Netzleitung 16 sowie ein Bus-System 18, das durch Steuerleitungen 20 auch mit den Maschinen 4 verbunden ist. Mittels des Bus-Systems 18 sind die Maschinen 4 und deren Bedieneinheiten 6 mit einer Zentralstation 22 vernetzt. Bei den Bedieneinheiten 6 sämtlicher Bedienstationen handelt es sich um identische Panel-PCs, die bei Bedarf durch das Bus-System 18 auch untereinander kommunizieren können.
Die hohlen Tragarme 10 dienen nicht nur zur Aufhängung der Bedieneinheiten 6 sondern auch als Kabelkanäle für Stromkabel und für Signal- oder Steuerkabel (nicht dargestellt), die am oberen Ende jedes Tragarms 10 mit einem zugehörigen Stromleiter bzw. mit dem Bus-System 18 in der Schiene 12 verbunden sind, so dass die Bedieneinheiten 6 mit Strom versorgt werden und mit der Zentralstation 22 sowie ggf. mit den Bedieneinheiten 6 der anderen Bedienstationen 2 kommunizieren können.
Wie am besten in 2 dargestellt, weist der Panel-PC jeder Bedieneinheit 6 ein flaches quaderförmiges Gehäuse 24 auf, das einen Rechner (nicht sichtbar) beherbergt. An der Vorderseite des Gehäuses 24 befindet sich ein als Touchscreen ausgebildeter Bildschirm 26, der zur Eingabe von Menüsteuerbefehlen oder Anweisungen von einem Benutzer in unterlegten Feldern oder Bereichen angetippt werden kann. Die Rückseite des Gehäuses 24 wird von einer ebenen Rückwand 28 gebildet, über die ein etwas kleinerer quaderförmiger Gehäusevorsprung 30 übersteht.
Das Gehäuse 24 ist mit dem unteren Ende des Tragarms 10 durch eine hohle Drehkupplung 32 verbunden, durch die sich die Kabel aus dem Tragarm 10 in das Gehäuse 24 des Panel-PC erstrecken.
Mit Hilfe der Drehkupplung 32 kann die Bedieneinheit 6 zum einen bei Bedarf vom Tragarm 10 abgenommen werden, zum Beispiel zum Austausch gegen eine andere Bedieneinheit 6. Zum anderen kann die Bedieneinheit 6 mit Hilfe der Drehkupplung 32 um die Längsachse 34 des Tragarms 10 gedreht werden, um die Richtung zu verändern, in die der Bildschirm 26 weist.
Wie am besten in 3 und 4 dargestellt, umfasst die Drehkupplung 32 ein erstes stationäres Kupplungsteil 36, das unbeweglich am unteren Ende des Tragarms 10 befestigt wird, sowie ein zweites mobiles Kupplungsteil 38, das an der Oberseite des Gehäusevorsprungs 30 befestigt wird und zusammen mit der Bedieneinheit 6 in Bezug zum stationären Kupplungsteil 36 und zum Tragarm 10 drehbar ist. Grundsätzlich könnte das Kupplungsteil 38 auch an der Oberseite des Gehäuses 24 selbst befestigt werden.
Jedes der beiden hülsenförmigen Kupplungsteile 36, 38 ist einstückig ausgebildet und umgibt eine axiale Durchgangsöffnung 40 bzw. 42. Die Durchgangsöffnung 40 des ersten Kupplungsteils 36 ist im Wesentlichen zylindrisch, wobei ihr Innendurchmesser außer an dem nach innen abgesetzten unteren Stirnende dem Außendurchmesser des Leichtmetallrohrs des Tragarms 10 entspricht, so dass sich dessen unteres Ende bis zum Anschlagen gegen das nach innen abgesetzte untere Stirnende axial in das Kupplungsteil 36 einführen lässt. Die Umfangswand 44 des Kupplungsteils 36 ist mit zwei radialen Gewindebohrungen 46 (5) versehen, durch die Klemmschrauben 48 in Form von Madenschrauben mit Ringschneide eingeschraubt werden können, um das Kupplungsteil 36 drehfest und axial unbeweglich auf dem Ende des Leichtmetallrohrs zu fixieren.
Das zweite Kupplungsteil 38 wird mit vier Befestigungsschrauben 50 aus dem Gehäusevorsprung 30 heraus an dessen ebener Oberseite 52 festgeschraubt, wobei die Befestigungsschrauben 50 von unten her in axiale Bohrungen (nicht sichtbar) des zweiten Kupplungsteils 38 eintreten. Die Durchgangsöffnung 42 des zweiten Kupplungsteils 38 ist eine Stufenbohrung, deren Begrenzungswand 54 im Bereich eines zum Gehäuse 24 benachbarten unteren Endabschnitts des Kupplungsteils 38 zur Aufnahme der Befestigungsschrauben 50 eine größere Wandstärke besitzt.
Die Drehkupplung 32 umfasst weiter einen zwischen die beiden Kupplungsteile 36, 38 eingesetzten Anschlagring 56, der im Zusammenwirken mit den Kupplungsteilen 36, 38 die Drehung des an der Bedieneinheit 6 befestigten zweiten Kupplungsteils 38 in Bezug zu dem am Tragarm 10 befestigten ersten Kupplungsteil 36 auf einen maximalen Drehwinkel von 600 Grad begrenzt.
Zu diesem Zweck ist das erste Kupplungsteil 36 mit einem radial überstehenden allgemein ringförmigen Bund 58 versehen, der zum zweiten Kupplungsteil 38 und zum Anschlagring 56 hin von einer ebenen Ringschulter 60 begrenzt wird, über die ein Vorsprung 62 übersteht. Das zweite Kupplungsteil 38 weist eine dem ersten Kupplungsteil 36 zugewandte ebene Stirnfläche 64 auf, über die ebenfalls ein Vorsprung 66 übersteht. Der Anschlagring 56 besitzt eine innere und eine äußere zylindrische Umfangsfläche sowie zwei ebene Stirnflächen 66, 68, über die zwei axialer Richtung fluchtende Vorsprünge 70, 72 nach entgegengesetzten Seiten überstehen. Die Vorsprünge 62, 66, 70, 72 der beiden Kupplungsteile 36, 38 und des Anschlagrings 56 dienen als Anschläge, die eine Überschreitung des maximalen Drehwinkels in beiden Drehrichtungen verhindern.
Der Innendurchmesser der zylindrischen inneren Umfangsfläche des Anschlagrings 56 entspricht dem Außendurchmesser eines an den Bund angrenzenden hohlzylindrischen Endabschnitts 74 des ersten Kupplungsteils 36, so dass sich der Anschlagring 56 drehbar auf den Endabschnitt 74 aufschieben lässt, bis der Anschlag 70 mit seiner ebenen Stirnfläche gegen die Stirnfläche 68 des Bundes 58 anschlägt. Die Länge des Endabschnitts 74 ist so gewählt, dass sich bei Bedarf auch zwei oder ggf. mehr Anschlagringe 56 zwischen den Bund 58 und die Stirnfläche 64 des zweiten Kupplungsteils 38 einsetzen lassen. Die Außendurchmesser der zylindrischen äußeren Umfangsfläche des Anschlagrings 56, des Bundes 58 des ersten Kupplungsteils 36 und eines hohlzylindrischen Endabschnitts 76 des zweiten Kupplungsteils 38 sind identisch.
Jeder der Vorsprünge 62, 66, 70, 72 der beiden Kupplungsteile 36, 38 und des Anschlagrings 56 wird von zwei entgegengesetzten in Umfangsrichtung weisenden ebenen Anschlagflächen begrenzt, die in einem Winkelabstand von 30 Grad angeordnet sind, so dass sie sich nach der Montage der Drehkupplung 32 gemeinsam über einen Umfangswinkel von 90 Grad erstrecken, wenn in einer ersten End- oder Anschlagstellung sämtliche vier Vorsprünge 62, 66, 70, 72 mit jeweils gegenüberliegenden Anschlagflächen paarweise gegeneinander anschlagen. Aus dieser ersten End- oder Anschlagstellung lässt sich das zweite Kupplungsteil 38 in Bezug zum ersten Kupplungsteil 36 um 600 Grad in eine zweite End- oder Anschlagstellung drehen, in der jeweils die anderen gegenüberliegenden Anschlagflächen der Vorsprünge 62, 66, 70, 72 paarweise gegeneinander anschlagen. Dabei lässt sich das zweite Kupplungsteil 38 zuerst um 300 Grad in Bezug zum ersten Kupplungsteil 36 und zum Anschlagring 56 drehen, bis der Vorsprung 66 erneut gegen den Vorsprung 72 anschlägt, diesmal jedoch auf der entgegengesetzten Seite. Wenn das zweite Kupplungsteil 38 weiter gedreht wird, wird der Anschlagring 56 vom Kupplungsteil 38 mitgenommen und kann zusammen mit diesem um weitere 300 Grad gedreht werden, bis sein anderer Vorsprung 70 erneut gegen den Vorsprung 62 des ersten Kupplungsteils 36 anschlägt, ebenfalls auf der entgegengesetzten Seite. Dadurch wird der maximale Drehwinkel von 600 Grad erzielt.
Wenn zwischen die beiden Kupplungsteile 36, 38 ein weiterer Anschlagring 56 eingesetzt wird, dessen Form und Abmessungen denjenigen des in der Zeichnung dargestellten Anschlagrings 56 entsprechen, können die beiden Kupplungsteile 36, 38 um maximal 900 Grad gegeneinander verdreht werden, während der maximale Drehwinkel bei drei identischen Anschlagringen 56 1200 Grad beträgt.
Die Drehkupplung 32 umfasst weiter eine als Überwurfmutter ausgebildete Gewindehülse 80 mit einer gerändelten äußeren Umfangsfläche, einer inneren konischen Umfangsfläche 82 am verengten oberen Ende und einem Innengewinde 84 am hohlzylindrischen unteren Ende.
Zwischen der Gewindehülse 80 und dem ersten Kupplungsteil 36 sind ein Kunststoffring 86, ein flacher Metallring 88 und eine Wellenfeder 90 angeordnet. Der Kunststoffring 86 weist eine äußere konische Umfangsfläche 92 zur Anlage gegen die komplementäre innere konische Umfangsfläche 82 der Gewindehülse 80 und eine ebene Stirnfläche auf. Der Metallring 80 ist zwischen der ebenen Stirnfläche des Kunststoffrings 86 und der Wellenfeder 90 angeordnet, die in eine Ringnut 94 in einer gegenüberliegenden Ringschulter des Bundes 58 des ersten Kupplungsteils 36 eingelegt ist und im unbelasteten Zustand etwas nach oben über die Ringnut 94 übersteht.
Zum drehbaren Verbinden der beiden Kupplungsteile 36, 38 wird das Innengewinde 84 der Gewindehülse 80 mit einem Außengewinde 96 des zweiten Kupplungsteils 38 in Gewindeeingriff gebracht und die Gewindehülse 80 so stark festgezogen, bis das Drehmoment, das einer Drehung der beiden Kupplungsteile 36, 38 in Bezug zueinander entgegenwirkt, einen gewünschten Wert besitzt. Beim Festziehen der Gewindehülse 80 wird das erste Kupplungsteil 36 mit seinem nach innen abgesetzten unteren Stirnende von oben her gegen eine innere Ringschulter 98 einer zwischen den beiden Kupplungsteilen 36, 38 angeordneten, in die Stufenbohrung des zweiten Kupplungsteils 38 eingesetzten Kunststoffrings 100 angepresst. Der Kunststoffring 100 besitzt ein nach innen abgesetztes unteres Stirnende, das gegen eine komplementäre, nach oben weisende innere Ringschulter 102 der Stufenbohrung anliegt.
Um zu verhindern, dass sich die Gewindehülse 80 mit der Zeit lockert und sich dadurch das vom Bediener eingestellte Drehmoment verändert, ist die Umfangswand des zweiten Kupplungsteils 38 oberhalb vom unteren Endabschnitt 54 und unterhalb vom oberen Endabschnitt 76 mit einer radialen Innengewindebohrung 110 versehen, in die eine Innensechskant-Schraube 104 eingeschraubt ist. Die Bohrung ist so angeordnet, dass der Kopf der Schraube 104 nach dem Festziehen der Gewindehülse 80 von deren unterem Stirnende teilweise verdeckt wird, wobei jedoch ihr Innensechskant noch für ein Drehwerkzeug zugänglich ist. Dadurch Auf kann die Schraube 104 nach dem Festziehen der Gewindehülse 84 ein Stück weit aus der Innengewindebohrung herausgedreht werden, bis sie mit ihrem Kopf von innen her gegen den inneren Umfang der Gewindehülse 80 angepresst wird und dadurch ein ungewolltes Verdrehen der Gewindehülse 80 verhindert.
Bei der Montage der Drehkupplung 32 wird die Wellenfeder 90 in die Nut 94 des ersten Kupplungsteils 36 eingelegt und der Metallring 88 sowie der Kunststoffring 86 oberhalb des Bundes 58 auf einen zylindrischen oberen Endabschnitt des ersten Kupplungsteils 36 aufgeschoben. Danach werden zuerst die Gewindehülse 80 und dann das erste Kupplungsteil 36 von unten her auf das untere Ende des Tragarms 10 aufgeschoben und das Kupplungsteil 36 mit den beiden Klemmschrauben 48 unbeweglich am Tragarm 10 befestigt. Zuvor oder danach wird das zweite Kupplungsteil 38 mit dem zuvor in die Stufenbohrung eingesetzten Kunststoffring 100 am Gehäusevorsprung 30 festgeschraubt. Danach wird der Anschlagring 56 über den Endabschnitt 74 des Kupplungsteils 36 geschoben, bevor die beiden Kupplungsteile 36, 38 axial aneinander angenähert werden. Zuletzt wird das Innengewinde 84 der Gewindehülse 80 mit dem Außengewinde 96 des zweiten Kupplungsteils 38 in Gewindeeingriff gebracht und die Gewindehülse 80 so weit festgezogen, bis beim Drehen der Bedieneinheit 6 und des zweiten Kupplungsteils 38 in Bezug zum Tragarm 10 und zum ersten Kupplungsteil 36 das gewünschte Drehmoment erreicht ist.
In diesem Zustand erstreckt sich die Gewindehülse 80 in axialer Richtung der Drehachse 34 über den Anschlagring 56 hinweg, wodurch dieser von der Gewindehülse 80 geschützt wird. Auf der anderen Seite sorgt der Anschlagring 56 beim Aufschrauben der Gewindehülse 80 auf das zweite Kupplungsteil 38 dafür, dass sich dieses nicht mehr verdrehen kann, sobald die Vorsprünge 62, 70, 72, 66 in der Drehrichtung des Festziehens gegeneinander anschlagen.
Die Wellenfeder 90 zwischen der Gewindehülse 80 und dem ersten Kupplungsteil 36 wird beim Festziehen der Gewindehülse 80 etwas verformt und sorgt so für eine flachere Kennlinie des Drehmoments über den Drehwinkel beim Festziehen. Der flache Metallring 88 verhindert, dass sich die Wellenfeder 90 in den Kunststoffring 86 eindrückt und sorgt für eine über den gesamten Umfang homogene Anpresskraft. Der Kunststoffring 86 dient beim Festziehen der Gewindehülse 80 als Gleitlager zwischen der Gewindehülse 80 und dem drehfeste ersten Kupplungsteil 36 und sorgt für eine reibungsarme Drehung der ersteren in Bezug zum letzteren, sowie für eine axiale und radiale Übertragung der Anpresskraft der Gewindehülse 80 in das erste Kupplungsteil.
Die Kunststoffhülse 100 dient beim Drehen der Bedieneinheit 6 in Bezug zum Tragarm 10 als Gleitlager zwischen dem stationären ersten Kupplungsteil 36 und dem mobilen zweiten Kupplungsteil 38 und sorgt für eine reibungsarme Drehung der beiden Teile 38, 36 in Bezug zueinander. Außerdem bewirkt die Kunststoffhülse 100, dass sich das eingestellte Drehmoment während der Drehung nicht verändert.
Um ein ungewolltes Lösen der Klemmschrauben 48 zu verhindern, mit denen das erste Kupplungsteil 36 unbeweglich am Tragarm 10 befestigt ist, sind die Klemmschrauben 48 so angeordnet, dass sie nach der Montage der Drehkupplung 32 von der Gewindehülse 80 verdeckt werden und dass ihr Kopf einen geringen Abstand vom gegenüberliegenden inneren Umfang der Gewindehülse 80 aufweist. Um es zu ermöglichen, die Klemmschrauben 48 bei der Montage der Drehkupplung 32 festzuziehen, ohne dass die Gewindehülse 80 oberhalb des Kupplungsteils 36 festgehalten werden muss, und bei der Demontage zu lösen, ohne dass die Gewindehülse 80 vom zweiten Kupplungsteil 38 abgeschraubt und entlang des Tragarms 10 nach oben verschoben werden muss, weist die Gewindehülse 80 in ihrer Umfangswand 106 zwei radiale Bohrungen 108 auf, die sich durch eine entsprechende Drehung der Gewindehülse 80 mit den beiden Bohrungen 46 bzw. den beiden Klemmschrauben 48 zur Fluchtung bringen lassen, so dass durch die Bohrungen 108 hindurch ein Drehwerkzeug mit einem Innensechskant im Kopf der Klemmschrauben 48 in Eingriff bringen lässt.
Wie am besten in 4 dargestellt, umgeben das erste und das zweite Kupplungsteil 36, 38 gemeinsam einen durchgehenden Kabelkanal 112, durch den sich die Kabel (nicht dargestellt) aus dem Tragarm 10 in das Gehäuse 24 der Bedieneinheit 6 erstrecken. Durch die Begrenzung des maximalen Drehwinkels der beiden Kupplungsteile 36, 38 in Bezug zueinander auf mehr als 400 oder 500 Grad wird ein übermäßiges Verdrillen der Kabel noch sicher verhindert, ohne dass die Begrenzung des Drehwinkels von Bedienern als Einschränkung angesehen wird.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 4033747 A1 [0005, 0007, 0019]
DE 4119508 A1 [0005, 0007, 0019]

Zitierte Nicht-Patentliteratur

http://www.cre-electronic.de/panelpc.html [0002]

Claims

Drehkupplung (32), mit einem ersten Kupplungsteil (36) und einem in Bezug zum ersten Kupplungsteil (36) um eine Drehachse (34) drehbaren zweiten Kupplungsteil (38), wobei das erste und das zweite Kupplungsteil (36, 38) einen durchgehenden Kabelkanal (112) umgeben, durch den sich Kabel erstrecken, und wobei das erste Kupplungsteil (36) und das zweite Kupplungsteil (36) jeweils mit einem Anschlag (62, 66) versehen sind, welche die Drehung des ersten und des zweiten Kupplungsteils (36, 38) in Bezug zueinander begrenzen, gekennzeichnet durch mindestens einen zwischen dem ersten und dem zweiten Kupplungsteil (36, 38) angeordneten Anschlagring (56), der in Bezug zum ersten Kupplungsteil (36) und in Bezug zum zweiten Kupplungsteil (38) um die Drehachse (34) drehbar ist und zwei Anschläge (70, 72) aufweist, wobei jeder der beiden Anschläge (70, 72) mit einem Anschlag (62, 66) eines benachbarten Kupplungsteils (36, 38) oder Anschlagrings zusammenwirkt.
Drehkupplung (32) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Anschläge (62, 66) der Kupplungsteile (36, 38) und die Anschläge (70, 72) von dem oder jedem Anschlagring (56) zwei allgemein entgegengesetzte Anschlagflächen aufweisen.
Drehkupplung (32) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Anschlagring (56) lose zwischen die beiden Kupplungsteile (36, 38) eingelegt ist.
Drehkupplung (32) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Anschlagring (56) eine zylindrische innere oder äußere Führungsfläche aufweist, die auf einer gegenüberliegenden zylindrischen Führungsfläche von einem der beiden Kupplungsteile (36) gleitet.
Drehkupplung (32) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Anschläge (62, 66) der Kupplungsteile (36, 38) über einander zugewandte ebene Flächen (60, 64) der Kupplungsteile (36, 38) überstehen und dass die Anschläge (70, 72) des oder jedes Anschlagrings (56) über entgegengesetzte ebene Stirnflächen (66, 68) von dem oder jedem Anschlagring (56) überstehen.
Drehkupplung (32) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass beiden Kupplungsteile (36, 38) hülsenförmig ausgebildet und ineinander gesteckt sind, wobei eines (36) der Kupplungsteile (36, 38) eine äußere Ringschulter (60) aufweist, über die der zugehörige Anschlag (62) übersteht, während der Anschlag (66) des anderen Kupplungsteils (38) über eine Stirnfläche (64) des Kupplungsteils (38) übersteht.
Drehkupplung (32) nach einem der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine mit einem Gewinde (84) des zweiten Kupplungsteils (38) im Gewindeeingriff stehende Gewindehülse (80), die das zweite Kupplungsteil (38) beim Festziehen der Gewindehülse (80) axial gegen das erste Kupplungsteil (36) zieht.
Drehkupplung (32) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Gewindehülse (80) in axialer Richtung über den oder die Anschlagringe (56) hinweg erstreckt.
Drehkupplung (32) nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Gewindehülse (80) und dem ersten Kupplungsteil (36) sowie zwischen den beiden Kupplungsteilen (36, 38) jeweils ein Gleitlager aus Kunststoff angeordnet ist.
Drehkupplung (32) nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Kupplungsteil (36) mit mindestens zwei radialen Klemmschrauben (48) an einem röhrenförmigen Tragelement (10) befestigt ist und dass eine Umfangswand (106) der Gewindehülse (80) mindestens zwei radiale Durchgangsöffnungen (108) aufweist, die sich mit den Klemmschrauben (48) zur Fluchtung bringen lassen.
Drehkupplung (32) nach einem der Ansprüche 7 bis 10, gekennzeichnet durch eine in einer radialen Gewindebohrung (110) des zweiten Kupplungsteils (38) angeordnete Schraube (104), deren Kopf von der Gewindehülse (80) teilweise verdeckt wird, so dass er sich mit einem Drehwerkzeug drehen lässt, um ihn von innen her gegen die Gewindehülse (80) anzupressen.
Bedieneinheit zur Bedienung von Maschinen oder Industrieanlagen, mit einer hohlen Wand- oder Deckenhalterung (10) und einem von der Wand- oder Deckenhalterung (10) gehaltenen Rechnergehäuse (24) mit Eingabemitteln und/oder einer Anzeige (26), gekennzeichnet durch eine in der Wand- oder Deckenhalterung (10) oder zwischen der Wand- oder Deckenhalterung (10) und dem Gehäuse (24) angeordnete Drehkupplung (34) nach einem der vorangehenden Ansprüche.