DE2442705C3 - Wrap spring clutch for precision mechanical drives - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft eine Schlingfederkupplung für feinmechanische Antriebe gemäß der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Art.The invention relates to a wrap spring clutch for precision mechanical drives according to the preamble of claim 1 specified type.

Stand der TechnikState of the art

Bei einer bekannten Schlingfederkupplung ist auf der angetriebenen Welle eine Schlingfeder befestigt, deren freies Ende sich um die antreibende Welle schlingt und sie im eingekuppelten Zustand so fest umfaßt, daß die getriebene Welle mitgenommen wird. Zur Auskupplung wird ein abgebogenes Ende der Schlingfeder durch einen Anschlag festgehalten, so daß die Feder sich um einen gewissen Betrag aufwickelt und die Umschlingung der treibenden Welle lockerer wird. Derartige Schlmgfederkupplungen haben sich wegen ihres einfachen und kompakten Aufbaus im gesamten Fachgebiet der Feinwerktechnik bewährt, wenn es sich um einfache Kupplungsvorgänge einer ständig umlaufenden Welle mit einer anzutreibenden Welle handelt Bei einem Summiergetriebe mit mehreren Schlingfederkupplungen zum Einstellen eines Typenkopfes führt der Verschleiß der Schlingfederkupplung allerdings sehr schnell zu ungenauen Einstellungen und damit zu unsauberen Abdrücken. Um diese Erscheinungen weitgehend auszuschalten, müssen die Schlingfederkupplungen sowohl bei der Montage exakt eingestellt als auch von Zeit zu Zeit von einem Mechaniker nachgestellt werden. Dieses ist aber mit einem hohen Kostenaufwand verbunden. Ein weiterer Nachteil der obengenannten Schlingfederkupplung besteht darin, daß sie beim Einschalten keinen Schlupf zuläßt und somit ein starkes Einkuppeln mit stoßhafter Belastung bewirkt.In a known wrap spring clutch, a wrap spring is attached to the driven shaft, the free end loops around the driving shaft and embraces it so tightly in the coupled state that the driven shaft is taken. A bent end of the loop spring is used to disengage the clutch a stop held so that the spring winds up by a certain amount and the looping the driving wave loosens. Such spring clutches have established themselves in the entire field of Precision engineering has proven itself when it comes to simple coupling processes of a constantly rotating shaft with one shaft to be driven. A summing gear with several wrap spring clutches The wear of the wrap spring clutch, however, leads to the setting of a type head quickly to inaccurate settings and thus to unclean prints. About these appearances To be largely switched off, the wrap spring clutches must be set exactly during assembly as well as being readjusted from time to time by a mechanic. But this is with a high Costs associated. Another disadvantage of the above wrap spring clutch is that that it does not allow any slip when switched on and thus a strong coupling with a shock load causes.

Weiterhin ist durch die US-PS 22 98 970 eine Schlingfederkupplung der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Gattung bekannt, bei der beide mit der Schlingfederkupplung zusammenwirkenden Kupplungsenden der Ab- und der Antriebswelle radial und axial nachgiebig ausgebildet sind. Hierdurch wird zwar auch ein weitgehend stoßfreies Kuppeln ermöglicht, aber die Zeit von der Freigabe der Schlingfeder bis zu ihrer vollständigen reibungsschlüssigen Verbindung mit der Antriebswelle ist für schnell zu schaltende Kupplungen zu lang.Furthermore, the US-PS 22 98 970 a wrap spring clutch in the preamble of claim 1 specified type is known, in which both cooperate with the wrap spring clutch Coupling ends of the output shaft and the drive shaft are designed to be radially and axially flexible. This will although a largely shock-free coupling is also possible, but the time from the release of the wrap spring to for their complete frictional connection with the drive shaft is for quick shifting Couplings too long.

Aufgabetask

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Schlingfederkupplung zu schaffen, die toleranz- und verschleißunempfindlich ist und selbst nach vielen Schakfrequenzen noch eine exakte und schnelle Schaltung der AbtriebsvH'e ermöglicht Diese Aufgabe wird mit der im Patentanspruch 1 gekennzeichneten Erfindung gelöst.The object of the invention is to create a wrap spring clutch that is tolerance and is insensitive to wear and is still accurate and fast even after many chopping frequencies Switching the AbtriebsvH'e enables This task is characterized with that in claim 1 Invention solved.

Vorteilebenefits

Die Toleranz- unu Verschleißunempfindlichkeit der erfindungsgemäßen Schlingfederkupplung wird auf einfachste Weise durch ein Durchmesser selbststeuerndes Zwischenglied erreicht, das in Kupplungsrichtung durchmesservergrößernd wirkt und damit Toleranzen und Spiel für alle wirksamen Windungen ausgleicht. Durch die Gegenstände der Ansprüche 3 und 4 werden die Kupplungsstöße weiter gedämpft, wodurch der Verschleiß noch welter reduziert wird. Dieses wirkt sich sehr günstig auf die Lebensdauer aus. Die erfindungsge mäße Kupplung ermöglicht auch nach einer langen Lebensdauer noch eine exakte Einstellung einer anzutreibenden Welle. Die häufigen erforderlichen Nachjustierungen der bekannten Kupplungen sind also nicht mehr erforderlich.The tolerance and insensitivity to wear of the The wrap spring clutch according to the invention is self-regulating in the simplest possible way by means of a diameter Reached intermediate member that acts to enlarge the diameter in the coupling direction and thus tolerances and compensates for play for all effective turns. By the subjects of claims 3 and 4 are the clutch shocks are further dampened, which further reduces wear. This affects very favorable to the service life. The erfindungsge Permitted coupling allows even after a long Service life still an exact setting of a shaft to be driven. The frequent required Readjustments of the known clutches are therefore no longer necessary.

Durch die vorteilhafte Ausgestaltung des Erfindungsgegenstandes nach Patentanspruch 2 wird ein einfacher und kompakter Aufbau und eine leichte Montage ermöglicht. Mit Hilfe des Gegenstandes nach dem Patentanspruch 5 wird eine billige, sicher wirkende und toleranzunempfindliche Aufnahme für den Reibbelag geschaffen. Falls der Reibbelag einmal ausgewechselt werden muß, so kann dieses leicht ohne speziellesDue to the advantageous embodiment of the subject matter of the invention according to claim 2, a simpler one and enables a compact design and easy assembly. With the help of the object after the Claim 5 is a cheap, reliable and tolerance-insensitive recording for the friction lining created. If the friction lining has to be replaced, this can easily be done without special

Werkzeug ausgeführt werden.Tool to be executed.

Weiterhin ermöglicht der Gegenstand nach dem Patentanspruch 6 einen sehr weichen Kupplungsvorgang. Hierdurch werden sowohl die Kupplungsstöße als auch die Geräusche gedämpft. Die Schlingfederkupplung ist einerseits toleranz- und verschleißunempfindlich und andererseits auch sehr geräuscharm.Furthermore, the object according to claim 6 enables a very smooth coupling process. This dampens both the clutch shocks and the noise. The wrap spring clutch On the one hand it is not sensitive to tolerances and wear and on the other hand it is also very quiet.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt und wird im folgenden beschriebe?. Es zeigenAn embodiment of the invention is illustrated in the drawings and will be described below describe ?. Show it

F i g. 1 eine schaubildliche Darstellung des Erfindungsgegenstandes undF i g. 1 shows a diagrammatic representation of the subject matter of the invention and

F i g. 2 einen Querschnitt durch den Erfindungsgegenstand. F i g. 2 shows a cross section through the subject of the invention.

Eine Antriebswelle 1 wird von einem (nicht dargestellten) Motor angetrieben und läuft ständig um. Mit der Antriebswelle 1 ist eine Nabe 3 fest verbunden, welche mittels einer Schlingfederkupplung 5 mit einer Nabe 7 einer Abtriebswelle 9 kuppelbar ist. Die Antriebswelle 1 und die Abtriebswelle 9 bzw. die Nabe 3 und die Nabe 7 sind koaxial zueinander angeordnet. Die Schlingfeder 5 ist mit der Nabe 3 fest verbunden und mit der Nabe 7 kuppelbar, wenn die Windungen der Schlingfeder 5 die Nabe 7 fest umschlingen. Zur Entkupplung wird das freie Ende 11 der Schlingfeder 5 durch einen Anschlag 10 festgehalten, so daß die Schlingfeder 5 durch das festgehaltene freie Ende 11 geöffnet wird.A drive shaft 1 is driven by a motor (not shown) and rotates continuously. With the drive shaft 1, a hub 3 is firmly connected, which by means of a wrap spring clutch 5 with a Hub 7 of an output shaft 9 can be coupled. The drive shaft 1 and the output shaft 9 or the hub 3 and the hub 7 are arranged coaxially with each other. The wrap spring 5 is firmly connected to the hub 3 and with the hub 7 can be coupled when the windings of the wrap spring 5 wrap around the hub 7 tightly. To the The free end 11 of the loop spring 5 is uncoupled held by a stop 10, so that the loop spring 5 by the held free end 11 is opened.

Die mit der Abtriebswelle fest verbundene Nabe 7 weist ein Durchmesser selbststeuerndes Zwischenglied auf, das in Kupplungsrichtung 13 gemäß F i g. 2 durchmesservergrößernd wirkt. Die als Kupplungsende ausgebildete Nabe 7 weist einen Längsausschnitt 15 mit einer offenen Lagerschale 17 auf. Diese Lagerschale 17 ist exzentrisch zur Längsachse 19 der Nabe 7 angeordnet und dient zur Aufnahme eines Lagerzapfens 21 des Zwischengliedes 12. Das Zwischenglied 12 ist zur Vergrößerung des Durchmessers der Nabe 7 in dem Längsausschnitt 15 begrenzt schwenkbar angeordnet und liegt in der Ruhelage entgegen der Kupplungsrichtung 13 federnd (23) gegen die erste Fläche 25 des Längsausschnittes 15 an. Wird das freie Ende ίΐ der Schlingfeder 5 durch den Anschlag 10. der in Richtung 27 bewegt wird, freigegeben, so wird zunächst nur das Zwischenglied 12 in Kupplungsrichtung 13 mitgenommen, bis das Zwischenglied 12 nach Überschreitung des Federmomentes der Feder 23 mit seiner Anschlagfläche 29 an der zweiten Fläche 31 des Längsausschnittes 15 zur Anlage kommt. Hierdurch wird eine stoßgemilderte, formschlüssige Kupplung der Antriebswelle 1 mit der Abtriebswelle 9 erreicht. Da das Zwischenglied 12 exzentrisch gelagert ist, wird das Spiel zwischen den Windungen der Schlingfeder 5 und der Nabe 7 sehr schnell herausgenommen. Eine schnelle Mitnahme des Zwischengliedes 12 wird durch einen Reibbelag auf seiner äußeren, mit der Schlingfeder 5 zusammenwirkenden Fläche 32 erzielt. Der Reibbelag besteht z. B. aus einem zylindrischen Bolzen 33 aus Kunststoff oder Gummi, der in einer schwalbenschwanzförmigen, parallel zum Lagerzapfen 21 angeordneten Ausnehmung 36 befestigt ist.The hub 7 firmly connected to the output shaft has a diameter of a self-regulating intermediate member on, which in the coupling direction 13 according to F i g. 2 acts to enlarge the diameter. The one as the coupling end formed hub 7 has a longitudinal cutout 15 an open bearing shell 17. This bearing shell 17 is eccentric to the longitudinal axis 19 of the hub 7 arranged and serves to receive a bearing pin 21 of the intermediate member 12. The intermediate member 12 is for Enlargement of the diameter of the hub 7 in the longitudinal cutout 15 is arranged so as to be pivotable to a limited extent and is in the rest position against the coupling direction 13 resiliently (23) against the first surface 25 of the Longitudinal section 15. Will the free end ίΐ the The wrap spring 5 is released by the stop 10, which is moved in the direction 27, so initially only that Intermediate member 12 taken along in the coupling direction 13 until the intermediate member 12 after exceeding the Spring moment of the spring 23 with its stop surface 29 on the second surface 31 of the longitudinal cutout 15 comes to the plant. This results in a shock-mitigated, form-fitting coupling of the drive shaft 1 with the Output shaft 9 reached. Since the intermediate member 12 is mounted eccentrically, the game between the Windings of the wrap spring 5 and the hub 7 taken out very quickly. A quick take away from the Intermediate member 12 is by a friction lining on its outer, cooperating with the wrap spring 5 Area 32 achieved. The friction lining consists z. B. from a cylindrical bolt 33 made of plastic or Rubber, which is arranged in a dovetail-shaped, parallel to the bearing pin 21 recess 36 is attached.

Um den Kupplungsvorgang noch weicher zu machen, ist zwischen der Lagerschale 17 und dem Lagerzapfen 21 des Zwischengliedes 12 eine Dämpfungseinlage 35 angeordnet. Hierdurch werden sowohl die Kupplungsstöße als auch die Geräusche gedämpft. Das volle Drehmoment wird bei der Kupplung erst nach einem bestimmten Weg übertragen, wenn nämlich das Zwischenglied 12 mit seiner Anschlagsfläche 29 an der zweiten Fläche 31 des Längsausschnitts 15 anliegt und wenn die Normalkräfte mit der Desmopan-Dämpfeinlage 35 im Gleichgewicht stehen. Die Schlingfederkupplung ist somit einerseits toleranz- und verschleißunempfindlich und andererseits auch sehr geräuscharm.To make the coupling process even softer, there is between the bearing shell 17 and the bearing pin 21 of the intermediate member 12, a damping insert 35 is arranged. This dampens both the clutch shocks and the noise. The full With the clutch, torque is only transmitted after a certain path, namely when that Intermediate member 12 rests with its stop surface 29 on the second surface 31 of the longitudinal cutout 15 and when the normal forces are in equilibrium with the Desmopan damping insert 35. The wrap spring clutch is therefore on the one hand not sensitive to tolerances and wear and on the other hand also very quiet.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

Claims (6)

Patentansprüche:Patent claims: 1. Schlingfederkupplung für feinmechanische Antriebe zur ruckfreien Ein- und Entkupplung zweier koaxialer Wellen mit einer die Enden der An- und der AbtriebsweHe bei Kupplungsschluß reibungsschlüssig umschlingenden Schraubenfeder, welche ein Ende der Antriebs- oder der Abtriebswelle beim Lösen der Kupplung durch ein Schaltglied, z. B. durch einen Anschlag, lose umschlingt und wobei der Durchmesser mindestens eines Kupplungsendes dieser beiden Wellen selbststeuernd veränderlich ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, daß in dem im Durchmesser veränderliehen Kupplungsende ein Zwischenglied (12) schwenkbar gelagert ist, das den Durchmesser beim Kupplungsvorgang in Kupplungsrichtung (13) selbststeuernd vergrößert.1. Wrap spring clutch for precision mechanical drives for jerk-free coupling and uncoupling two coaxial shafts with one of the ends of the input and output shafts frictionally engaged when the clutch is engaged wrap-around helical spring, which is one end of the input or output shaft when releasing the clutch by a switching element, z. B. by a stop, loosely wrapped around and wherein the diameter of at least one coupling end of these two shafts is self-regulating is designed to be variable, characterized in that that in the coupling end, which is variable in diameter, an intermediate link (12) is pivotably mounted, the diameter during the coupling process in the coupling direction (13) self-controlling enlarged. 2. Kupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Kupplungsende einen Längsausschnitt (15) mit einer offenen Lagerschale (17) aufweist, welche exzentrisch zur Längsachse (19) des Kupplungsendes angeordnet ist und zur Aufnahme eines Lagerzapfens (21) des Zwischengliedes (12) dient, und daß das Zwischenglied (12) zur Vergrößerung des Durchmessers des Kupplungsendes in dem Längsausschnitt (15) begrenzt schwenkbar angeordnet ist.2. Coupling according to claim 1, characterized in that the coupling end has a longitudinal section (15) with an open bearing shell (17) which is eccentric to the longitudinal axis (19) of the Coupling end is arranged and for receiving a bearing journal (21) of the intermediate link (12) serves, and that the intermediate member (12) to enlarge the diameter of the coupling end in the The longitudinal section (15) is arranged to be pivotable to a limited extent. 3. Kupplung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Zwischenglied (12) in Ruhelage entgegen der Kupplungsrichtung (13) der AbtriebsweHe (9) federnd gegen die erste Fläche (25) des Längsausschnitts (15) anliegt und bei Überschreitung des Federmomentes dieser Feder (23) mit der zweiten Fläche (31) des Längsausschnitts (15) formschlüssig kuppelbar ist.3. Coupling according to claim 2, characterized in that the intermediate member (12) is in the rest position against the coupling direction (13) of the output gear (9) resiliently against the first surface (25) of the Longitudinal section (15) rests and when the spring torque of this spring (23) is exceeded with the second surface (31) of the longitudinal section (15) can be coupled in a form-fitting manner. 4. Kupplung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Zwischenglied (12) einen Reibbelag auf seiner äußeren, mit der Schlingfeder (5) zusammenwirkenden Fläche (32) aufweist.4. Coupling according to claim 2 or 3, characterized in that the intermediate member (12) has a Has friction lining on its outer surface (32) which interacts with the wrap spring (5). 5. Kupplung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Reibbelag aus einem zylindrischen Bolzen (33) aus Kunststoff oder Gummi besteht, der in einer schwalbenschwanzförmigen, parallel zum Lagerzapfen (21) angeordneten Ausnehmung (36) befestigt ist.5. Coupling according to claim 4, characterized in that the friction lining consists of a cylindrical The bolt (33) consists of plastic or rubber, which is in a dovetail shape, parallel to the Bearing pin (21) arranged recess (36) is attached. 6. Kupplung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Lagerschale (17) und dem Lagerzapfen (21) eine Dämpfungseinlage (35) angeordnet ist.6. Coupling according to claim 2, characterized in that between the bearing shell (17) and the Bearing pin (21) a damping insert (35) is arranged.