-
Beschreibung
-
Die Erfindung betrifft eine Kupplung mit Drehmomentbegrenzung und
insbesondere eine Verbesserung der in der US-Patentanmeldung 103 844 beschriebenen
Überlastkupplung.
-
Die Erfindung bezieht sich allgemein auf Einrichtungen, mit denen
Maschinenkomponenten miteinander verbunden werden können1 und speziell auf eine
verbesserte Kupplung mit Drehmomentbegrenzung, die eine Verbindung zwischen einem
Untersetzungsgetriebe und einer Maschine vorsieht, so dass sich die Antriebskraft
auf die Maschine bei Vorliegen von übergrossen Kräften unterbrechen lässt, die das
veranschlagte Übertragungsdrehmoment der Kupplung überschreiten.
-
Eine grosse Vielzahl von drehmomentabhängigen Kupplungen ist bekannt.
Die meisten in Verbindung mit Motoren oder Untersetzungsgetrieben verwendeten Kupplungen
sind in der Hauptabtriebswelle eingefügt, um eine Trennung oder Abschaltung des
Motors zu bewirken, wenn durch die getriebene Maschine während des Betriebes ein
übermässiges Drehmoment abverlangt wird. Im wesentlichen sind solche drehmomentbegrenzenden
Kupplungen zu dem Zweck ausgelegt, eine Beschädigung-an der Maschine zu verhindern,
wenn Drehmomentkräfte vorliegen, die eine bestimmte Höhe überschreiten. Dies ist
z.B. der Fall bei einem Festfressen von Werkzeugen oder dgl. bei Werkzeugmaschinen.
Die unter solchen Umständen auftretenden Schäden sind gut bekannt und können zu
einer Beschädigung des Werkzeuges als auch zu einem Durchbrennen des Motors führen,
wenn die Maschine nicht sofort abgeschaltet wird, sobald eine mechanische Störung
an der Werkzeugmaschine eintritt, Die meisten Sicherheitsvorrichtungen bei drehmomentbegrenzenden
Mechanismen lassen sich in die Kategorie der mechanisch
betätigten
Auslöseeinrichtungen einordnen, wozu z.B. auf die US-Patentschrift 2 771 171 verwiesen
wird. In dieser Patentschrift dient als Einrichtung zur Bestimmung des tolerierbaren
Drehmomentbereiches,der jedoch bei Uberschreiten zum Ausfall der Kupplung führt,
magnetische Polstücke.
-
Eine Vielzahl von anderen magnetischen Kupplungsvorrichtungen, insbesondere
als Überlastschutz für Maschinen unter üblichem Einsatz ist in den US-Patentschriften
3 221 389 und 3 339 819 gezeigt. Weitere Arten von magnetischen drehmomentbegrenzenden
Vorrichtungen, insbesondere für mit geringer Kraft arbeitende Mechanismen, sind
in den US-Patentschriften 1 136 739 und 2 300 778 zu finden.
-
Die Kombination von magnetischen Kupplungseinrichtungen mit Federvorspanneinrichtungen
zur Einstellung der Drehmomentkräfte ist in der US-Patentschrift 3 053 365 gezeigt.
Andere Arten von Trenneinrichtungen werden in den US-Patentschriften 3 277 669,
3 159 725, 2 943 216, 2 885 873 und 2 746 691 beschrieben. Diese bekannten Anordnungen
basieren auf einer Friktionsverbindung zwischen Magnetstücken,um die Höhe des erforderlichen
Drehmomentes festzulegen, das eine Ausrückung der Kupplung unter der kraftbegrenzenden
Vorrichtung bewirkt.
-
Verschiedene Kupplungen mit Kugelrastelementen sind bekannt und-werden
in den US-Patentschrift 3 701 404, 3 680 673, 3 893 553, 3 981 382, 3 979 925, 3.942
238, 3 927 537, 3 930 382 und 3 866 728 beschrieben.
-
Andere mechanische Bauarten von drehmomentbegrenzenden Kupplungen
mit Federvorspanneinrichtungen, die in Verbindung mit Kupplungskugeln wirken, sind
in den US-Patentschriften 3 774 837 und 1 883 164 zu finden. Des weiteren wird in
der US-Patentschrift 3 722 644 eine Einstellung der Drehmomentkräfte in einer Kupplung
mittels Kugeln vorgeschlagen, die
durch eine Federeinrichtung lagemässig
gehalten werden. Die US-Patentschrift 541 489 beschreibt einen anderen Kraftübertragungsmechanismus,und
die US-Patentschrift 4 006 608 zeigt eine Antriebskupplung mit Drehmomentabfall.
Andere US-Patentschriften betreffen verschiedene Modifikationen von Rutschkupplungen,
so z.B. die US-Patentschriften 2 818 712, 3 050 965, 3 942 337, 1 566 553 sowie
4 046 237.
-
Eine der frühen Versionen der Kupplung nach der vorliegenden Erfindung
ist in der US-Patentschrift 4 174 621 zu finden, auf der die Erfindung basiert.
In dieser Patentschrift wird eine Einrichtung beschrieben, um die Lagel: von Lagerteilen
zwischen der treibenden und getriebenen Welle zu.verändern und damit eine Abtrennung
der Maschine zu bewirken, wenn schädliche Umstände vorliegen.
-
Schliesslich werden von verschiedenen Herstellern spezielle Arten
von durch überlast ausgelöste Einrichtungen oder auch als Ausrückkupplungen bezeichnete
Einrichtungen vertrieben. Zu diesen Herstellern gehören: die Centric Clutch Company,
Woodbridge, New Jersey, Stearns Electric Division der FMC Corporation, Milwaukee,
Wiscounsin, die Brownïng Division der Emerson Electric Company in St. Louis, Missouri,
sowie die David Brown Sadi Sah., Brüssel, Belgien. Von der Livernois Automation
Company in Dearborn, Michigan, wird ferner eine Übelastsicherheitsvorrichtung hergestellt.
-
Die letztgenannte Vorrichtung ist insofern von Bedeutung, als sie
die Anordnung von Stahlkugeln in einem Transmissionssystem zeigt. Diese Kugeln werden
durch einstellbare Federn gehalten, um eine gewisse Beeinflussung der Höhe der überlast
vornehmen zu können, die erforderlich ist, um bei Anlegen eines übermässigen Drehmomentes
eine mechanische Trennung zu bewirken.
-
Die in der eingangs erwähnten Bezugsanmeldung beschriebene Überlastkupplung
mit Drehmomentbegrenzung hat eine ausgestaltete Anordnung, die die Rastkugeln nur
an einer Umfangshälfte innerhalb von sowohl der treibenden als auch getriebenen
Einrichtung der Kupplung schwebend hält1 rund ferner sieht diese Bezugsanmeldung
eine Anordnung vor, die auch für die Bildung der verbesserten Kupplung mit DrehmomentbegEEnzung
nach der Erfindung verwendbar und geeignet ist.
-
Z.B. ist das Konzept der vorliegenden Erfindung, die Rasteinrichtung
bezüglich ihres Sitzes an dem drehbaren Element versetzt anzuordnen,in dieser Bezugsanmeldung
gezeigt und bietet den Vorteil, dass zwischen der treibenden Einrichtung und der
getriebenen Einrichtung während der Trennung der Kupplung eine besondere Lagebeziehung
der Rasteinrichtungen dergestalt vorliegt, dass diese nicht ständig bei Trennung
der Kupplung in Berührung mit benachbarten Lagersitzen kommt und dagegen anstösst.
Dies bedeutet, dass zwischen den beiden Bauteilen eine gewisse relative Drehung
auftreten kann. Des weiteren und wie in der früheren Anmeldung erläutert, ist'auch
die gleichmässige Verteilung der Rasteinrichtung und ihr Sitz in gleichmässig beabstandeten
Lagersitzen in Erwägung gezogenlund diese Möglichkeit kann auch für die drehmomentbegrenzende
Kupplung nach der-vorliegenden Erfindung anwendbar sein.
-
Hauptziel der Erfindung ist somit die Schaffung von einer verbesserten
Kupplung mit Drehmomentbegrenzung, bei der die Kugelrasteinrichtungen zwischen der
treibenden .und getriebenen Einrichtung unter der Wirkung eines gleichförmigen genau
festgelegten Druckes angeordnet und gehalten werden, der auf sämtliche positionierte
Rasteinrichtungen einwirkt, so dass sich eine grössere Genauigkeit hinsichtlich
der Höhe des erforderlichen Drehmomentes erzielen lässt, bei dem die Trennung der
Kupplung erfolgt.
-
Ein weiteres Ziel der Erfindung ist die Schaffung einer Kupplung mit
Drehmomentbegrenzung, die eine grössere Genauigkeit hinsichtlich ihres Ansprechens
auf die Drehmomentbeanspruchungen gewährleistet, die während des Einsatzes der Maschinenanlage,in
der die Erfindung eingebaut ist, hervorgerufen werden.
-
Ein weiteres Ziel der Erfindung ist die Schaffung von einer verbesserten
Kupplung mit Drehmomentbegrenzung, bei der die Betriebsbauteile, wie eingestellt,
vollständig eingekapselt liegen, so dass sie frei von Verschmutzungen und der damit
verbundenen Fehleinstellung bleiben, was bei anderen Kupplungen gegenwärtiger Bauart
der Fall ist.
-
Ein weiteres Ziel der Erfindung ist die Schaffung von einer Trennkupplung,
bei der die Einstelleinrichtungen ohne weiteres .
-
von aussen zur Betätigung durch das Maschinenbedienungspersonal zugänglich
sind, so dass die Kupplung während des Maschineneinsatzes sofort zur Trennung bei
bestimmten Drehmomenten nachgestellt werden kann.
-
Ein weiteres Ziel der Erfindung ist die Schaffung einer Kupplung mit
Drehmomentbegrenzung, die zwischen einer Reihe von Maschinenwellen, Flanschen und
Drehscheiben eingefügt werden kann.
-
Ein weiteres Ziel der Erfindung ist die Schaffung einer Maschinenkupplung,
die zwischen dem Drehzahluntersetzungsgetriebe und einem über einen Antriebsmotor
in Funktion gesetzten schaltbaren Maschinenteil eingefügt werden kann.
-
Ein weiteres Ziel der Erfindung ist die Schaffung einer Trennkupplung,
bei der die verschiedenen treibenden und getriebenen Bauteile in Bezug aufeinander
in geeigneter Weise
durch Lager gehalten sind, so dass eine nahezu
reibungsfreie Relativverdrehung zueinander gegeben ist und dennoch eine gesamte
und angemessene Halterung der verschiedenen Bauteile im zusammengebauten Zustand
vorliegt.
-
Ein weiteres Ziel der Erfindung ist das Vorsehen von einer Signal-
oder Betätigungsplatte oder anderen Einrichtung, die auf die Kupplungstrennung unmittelbar
anspricht, um einen Mikroschalter oder dgl. sofort zu betätigen, der bei Trennung
der Kupplung die Energiezufuhr abschaltet.
-
Die Erfindung bezieht sich somit auf eine Überlastkupplung mit Drehmomentbegrenzung
einer Bauart, die in Verbindung mit der Abtriebswelle einer Antriebsmaschine, z.B.
einem Motor oder einem Drehzahluntersetzungsgetriebe,verwendet wird und eine Verbindung
mit einer anderen Welle,einem Flansch oder einer Drehscheibe von einer Schaltvorrichtung
herstellt. Aufgrund des besonderen Aufbaues dieser Kupplung konnten zahlreiche Betriebskennwerte
wesentlich verbessert werden, was insbesondere hinsichtlich ihrer-Genauigkeit während
des Betriebes der Fall ist. Des weiteren wurde auch der Aufbau der Uberlastkupplung
in Hinblick auf eine kontinuierliche Betriebsgenauigkeit nach vorgenommener Einstellung
verbessert. Dies ist hauptsächlich Folge des Vorsehens von einer äusseren Umhüllung,
die als ausgestaltete Halterung ausgebildet ist und die die im Inneren angeordneten
verstellbaren und sonstigen Bauteile der Kupplung gegen eine Verschmutzung schützt,
wie sie gewöhnlich im Bereich von Arbeitsmaschinen der genannten Art eintritt.
-
Die ErEindung sieht die Bildung einer Kupplung mit den darin eingebauten
üblichen treibenden und getriebenen Einrichtungen vor. Im vorliegenden Fall ist
die treibende Einrichtung im
wesentlichen in der getriebenen Einrichtung
oder den damit verbundenen anderen Bauelementen enthalten. Die treibende Einrichtung
umfasst ein wellenförmiges Verbindungselement, das sich im wesentlichen,jedoch nicht
notwendigerweise1 gänzlich durch die getriebene Einrichtung erstreckt und einen
integralen Flansch hat, der im Bereich- seines inneren Endes radial nach aussen
absteht. Der Flansch enthält eine Reihe von Nuten oder Ausrichtöffnungen zur Positionierung
der Rasteinrichtungen oder Kugelrastelementen,die normalerweise die treibende und
getriebene Einrichtung während des normalen routinemässigen Betriebs der Maschinenanlage
zusammenhalten. Auf eine Fläche der Reihe von Kugelrastelementen wird ein Druck
ausgeübt, der die Rastelemente in eine einliegende Beziehung zu Lagersitzen drückt,
die an der Oberfläche eines drehbaren Elementes ausgebildet sind; dieses drehbare
Element ist erfindungsge'mäss integrales Teil der getriebenen Einrichtung und angrenzend
an den Flansch der treibenden Einrichtung angeordnet.
-
Eine der hauptsächlichen Verbesserungen nach der Erfindung ist das
Vorsehen einer ausgestalteten Halterung grundsätzlich in Form von einer Hülse, die
an dem drehbaren Element der getriebenen Einrichtung befestigt ist und sich im wesentlichen
konzentrisch zu der zentral liegenden treibenden Einrichtung erstreckt. Die Hülse
hat vorzugsweise die Gestalt von einer Umhüllung, die für den Eintritt von irgendwelchen
schädlichen Elementen oder Partikeln undurchlässig ist, so dass eine Verschmutzung
der Betriebsteile der Kupplung ausgeschlossen wird. Diese ausgestaltete Halterung
oder Umhüllung ist grundsätzlich an ihrem gegenüberliegenden Ende in-Form von einem
Paar inneren und äusseren Hülsen oder Flächen ausgebildet, die durch eine Schulter
integral miteinander verbunden und in denen eine Reihe von Öffnungen angeordnet
sind. In diesen Öffnungen sind die Einstelleinrichtungen oder Stellschrauben eingeschraubt,
mit denen die Höhe des auf die
Rasteinrichtung ausgeübten Druckes
ein- bzw.nachgestellt werden kann, um die Höhe des für eine Trennung der Kupplung
erforderlichen Drehmomentes zu bestimmen, wenn während des Einsatzes der Maschine
übermässige Kräfte auftreten. Diese Stellschrauben haben nach aussen hin freiliegende
Stirnflächen mit den daran vorgesehenen üblichen Einrichtungen zur Betätigung durch
einen Schraubenzieher, Steckschlüssel oder ein anderes Werkzeug, während das innere
Ende von jeder Schraube gegen eine Feder drückt, die wiederum gegen ein oder mehrere
Laufkränze drückt, die einen gleichförmigen Druck auf die Kugelrastelemente ausüben,
um deren einsitzende Beziehung mit dem drehbaren Element der getriebenen Einrichtung
aufrechtzuerhalten.
-
Eine weitere Verbesserung der vorliegenden Trennkupplung ist die Anordnung
einer Betätigungsplatte oder Einrichtung ausserhalb der inneren Betriebsbauteile
der Vorrichtung. Diese Platte ist über Stangen oder andere Befestigungsmittel wirkungsmässig
mit den verschiedenen vorerwähnten Laufkränzen verbunden, so dass, wenn die Kugelrastelemente
aus ihrer einsitzenden Beziehung herauskommen, die Betätigungsplatte sofort auf
diesen Umstand anspricht und um eine Weglänge verschoben wird, die gleich.der Einsitztiefe
der Rastelemente in den betreffenden Lagersitzen ist. Die Verschiebung der Platte
ist so bemessen, dass hierdurch ein Mikroschalter oder dgl.
-
betätigt wird, mit dem der Antriebsmotor für die Maschinenanlage oder
die Betriebskomponenten auf der Maschinenanlage abgeschaltet werden können, um eine
Beschädigung so gering wie möglich oder vollständig auszuschalten, die ansonsten
eintreten könnte, wenn bei Vorliegen eines übergrossen Drehmomentes die Maschinenanlage
oder. der Motor weiterhin in Betrieb stehen würden.
-
Die Einstellung des Drehmomentes für den Betrieb der erfindungsgemässen
Trennkupplung lässt sich einfach und leicht durch Betätigung der vorerwähnten Stellschrauben
vornehmen. Dabei wurden Abstufungen bestimmt, um bei der Einstellung des Drehmomentes
dieser besonderen Kupplung eine hohe Genauigkeit zu erhalten. Z.B. zeigt die folgende
Tabelle unterschiedliche Drehmomenteinstellungen, die an vier Modellen der bevorzugten
Ausführungsform der Erfindung vorgenommen werden können. Die Anzahl der in der Tabelle
angegebenen Drehungen geht von einer maximalen Einschraubung der Stellschrauben,
d.h. von einem Einschrauben bis zu einem vollen Sitz, bei dem keine weiteren Drehungen
möglich sind, aus. Dies bedeutet, dass die Schrauben maximal in die ausgestaltete
Halterung der Kupplung eingeschraubt sind.
-
Ein Rückdrehen jeder Schraube um eine Anzahl oder einen Bruchteil
von Drehungen verringert allmählich den Druck auf die zugehörige Federeinrichtung,
was bedeutet, dass die Höhe des erforderlichen Drehmomentes in kp/cm zur Trennung
der Kupplung graduell in der angegebenen Höhe abnimmt. Bei den bevorzugten Ausführungsformen
enthält das Modell RTL-5 der Trennkupplung etwa vier Stellschrauben und zugehörige
Federn mit fünf davon unter Druck gesetzten Rasteinrichtungen. Bei den Federn, die
in Verbindung mit der Stellschraube verwendet werden können, kann es sich zçB. um
die Feder Nr. S-06HIO.der Brown Group Inc., Corry, Pennsylvania handeln. -Dlese
Feder - vier sind bei dem Modell RTL-5 der Kupplung vorhanden -entwickeln, wenn
zusammengedrückt, eine Kraft unter etwa einer Federkonstanten von 76 kp/cm. Wenn
jede Feder vollständig zusammengedrückt ist, entwickelt sie etwa einen Druck von
34 kp, was in Verbindung mit den anderen vier bei diesem Kupplungsmodell vorgesehenen
Federn bei Lage der Schrauben in den vollständig eingeschraubten Positionen ein
Auslösedrehmoment von 576 kr cm ergibt. Das weiter erwähnte Modell RTL-20 der Kupplung
enthält ebenfalls vier
Stellschrauben und zugehörige Federn und
hat, wie das Modell RTL-5, fünf Rastkugeln, die davon gehalten werden. Die verwendeten
Federn entwickeln einen Druck von 157 kp/cm und geben, wenn voll eingestellt, eine
Druckkraft von etwa 113 kp ab. Die Federn bewirken gemeinsam im voll eingestellten
Zustand ein Auslösedrehmoment bei 2306 kp cm.
-
Das Modell RTL-60 enthält ebenfalls vier Federn und.augehörige Stellschrauben,
womit fünf Rastkugeln während des' normalen Kupplungsbetriebes in ihre Lagersitze
gedrückt werden. Jede Feder hat eine Federkonstante von etwa 330 kp/cm und entwickelt
im voll zusammengedrückten Zustand eine Kraft von 272 kp. Die Federn gemeinsam ergeben
somit im voll eingestellten Zustand ein Auslösedrehmoment von 6919 kp cm. Schliesslich
enthält das Modell RTL-120 sechs Federn und zugehörige Stellschrauben. Jede Feder
hat eine Federkonstante von etwa 324 kp/cm. Im voll zusammengedrückten Zustand entwickelt
jede Feder eine Kraft von etwa 312 kp, was sich zu einem statischen Auslösedrehmoment
von 13 838 kp cm addiert. Auch andere Modelle oder Modifikationen dieser Trennkupplung
mit unterschiedlicher Anzahl an Kugelrastelementen und am getriebenen Element vorgesehenen
Lagersitzen wurden schon konstruiert. Dabei wurden Modifikationen mit zwölf oder
mehr Rasteinrichtungen vorgesehen An der erfindungsgemässen Trennkupplung können
verschiedene Einstellungen gemäss der nachfolgenden Tabelle vorgenommen werden.
Wenn, wie dargestellt, jede Stellschraube für das betreffende Kupplungsmodell um
eine ganze Anzahl an Drehungen oder einen Bruchteil davon zurückgedreht wird, erfährt
das Auslösedrehmoment für die Kupplung eine deutliche Verringerung. Somit lässt
sich genau das erforderliche Auslöse- oder Grenzdrehmoment für die Trennung der
Kupplung
während des Maschinenbetriebes anhand der folgenden Tabelle
ohne weiteres bestimmen:
Anzahl Ungefälires statisches (kpcm x |
der Auslösedrehmoment |
Dre |
hungen RTL-5 RTL-20 R7L-60 RTL-120 |
0 500. 2000 1 6000 1 12000 |
1 450 1900 5500 11500 |
1 375 1700 5000 10500 |
1½ 300 1500 4500 9500 |
2 225 1300 4000 9000 |
2½ 150 1200 35000 8000 |
3 100 1000 3000 7000 |
3½ 800 2500 6000 |
4 600 2000 5000 |
4½ 500 1700 4500 |
5 400 1400 000 |
51/r - 1200 3500 |
6 3000 |
6½ - - - 2400 |
Ausführungsformen der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert.
Es zeigen: Fig. 1 eine perspektivische Ansicht von einer erfindungsgemäss aufgebauten
Kupplung mit Drehmoment begrenzung, bei der das antreibende und getriebene Element
durch zwischenliegende Kugelrastelemente zusammengehalten werden,was während des
normalen Betriebes, der zugehörigen Maschinenanlage eine gleichartige Drehung der
Elemente bewirkt, Fig. 2 eine Fig. 1 ähnliche Ansicht der Drehmomentbegrenzungskupplung,
jedoch mit Darstellung eines .Kugelrastelementes nach Austritt aus seinem Lagersitz
bei Eintritt einer Kupplungstrennung infolge eines von der Maschinenanlage bewirkten
übermässigen Drehmomentes,
Fig. 3 eine endseitige Ansicht der in
Fig. 1 gezeigten Drehmomentbegrenzungskupplung mit Darstellung von vier Einstelleinrichtungen
zum Einstellen des Auslösedrehmomentes dieser Kupplung, Fig. 4 eine geschnittene
Ansicht der in Fig. 3' gezeigten Trennkupplung mit weiterer Darstellung von einem
Mikroschalter, der durch die Verschiebung einer Betätigung sp latte infolge eines
Heraustretens der Kugelrastelemente aus den Lagersitzen bei Vorliegen eines übermässigen
Drehmomentes ausgelöst werden kann, und Fig. 5 eine geschnittene Ansicht ähnlich
Fig. 4 mit Darstellung von einem mit der getriebenen Einrichtung verbundenen Adapterstück
und einer Nabe zur Schaffung einer Wellen-zu-Wellen-Verbindung bei der Verwendung
dieses Modells der Drehmomentbegrenzungskupplung.
-
In der Zeichnung und insbesondere in Fig. 1 und 2 ist eine Übertragungskupplung
1 mit Drehmomentbegrenzung gemäss der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung
gezeigt. Die Kupplung umfasst eine antreibende Einrichtung 2 und ist zur Erzielung
einer Drehbewegung mit einergetriebenenEinrichtung 3 verbunden.
-
Diese besondere Bauart einer Kupplung oder Vorrichtung mit Drehmomentüberlastungsschutz
wird in der Technik allgemein als Bauart mit Trommelbefestigung bezeichnet, da die
getriebene Einrichtung so ausgelegt ist, dass sie einen flanschförmigen Treibbefestigungsansatz
vorsieht, mit dem z.B. die Drehscheibe von einem Schrittschalttisch oder einer Maschine
verbunden werden kann. Andere Verbindungsarten, z.B. reine Wellenverbindungen, sind
ebenfalls möglich, worauf nachfolgend noch in Verbindung mit der Erläuterung zu
Fig.
-
5 eingegangen wird.
-
Wie in Fig. 1 und 2 gezeigt, umfasst die antreibende Einrichtung oder
das Element 2 ein Wellenverbindungselement 4, von dessen innerem Ende bei 5 sich
ein integral angeformter Flansch 6 radial erstreckt. Der Flansch 6 hat ein oder
mehrere Aussparungen oder Nuten 7 , die durch den Flansch ausgebildet sind und eine
Reihe von Rasteinrichtungen oder Kugelrastelementen8 aufnehmen. Die Anzahl an Kugelrastelementen
in der Kupplung wurde zuvor in Verbindung mit der Zusammenfassung der Erfindung
näher analysiert.
-
Die Kugelrasteemente 8 befinden sich normalerweise auf einem Umfang
in Bezug auf die antreibende Einrichtung 2, der die Kugelrastelemente in Ausrichtung
zu Laqersitzen 9, wie dargestellt, bringt, so dass unter normalen Betriebsverhältnissen
die antreibende und getriebene Einrichtung zusammengehalten werden, indem die Kugelrastelemente
in den betreffenden Lagersitzen zu liegen kommen, was zu einer gleichartigen Verdrehung
der beiden Bauteile und damit zu einer Drehbewegung der Welle des Flansches der
Drehscheibe oder eines anderen Bauteils unter der Wirkung eines Motors in Kombination
mit gewöhnlich einer Drehzahl herabsetzenden Einrichtung führt. Die ineinandergreifende
Beziehung zwischen der antreibenden und getriebenen Einrichtung über die gemäss
Fig. 2 in den Sitzen eingreifenden Kugelrastelementen 8 ermöglicht, wie erwähnt,
eine Trennung zwischen antreibender und getriebener Einrichtung. Wenn dies der Fall
ist, kann sich die antreibende Einrichtung weiterdrehen, während eine Drehung der
getriebenen Einrichtung zum Stillstand kommt.
-
Während die Lagersitze 9 bei der bevorzugten Ausführungsform konische
oder unter 90" sich erstreckende Öffnungen darstellen, können sie auch, wie in der
früheren Anmeldung gezeigt, andere Ausbildungen haben, solange ihre Umfangskanten
10 so sind, dass sie einen geeigneten Sitz für die
Kugelrastelemente
8 unter normalen Betriebsverhältnissen vorsehen und genau die Höhe des für die Trennung
der Kupplung notwendigen Drehmomentes gewährleisten. Des weiteren sollte die Konfiguration
so sein, dass damit keine Beschädigungen an den Kugelrastelementen bei häufigem
Austritt aus den Lagersitzen entsteht.
-
Die getriebene Einrichtung 3 umfasst, wie zuvor beschrieben, ein drehbares
Element 11 und ist mit einer tragenden Halterung 12 verbunden, die sich konzentrisch
zur antreibenden Einrichtung 2 erstreckt. Die Halterung erstreckt etwa bis zur vorderen
Kante der antreibenden Einrichtung und weist einen oberen ansatzförmigen Teil 13
auf, in dem bei 14 eine Reihe von Öffnungen ausgebildet sind. An ihren oberen Enden
tragen die öffnungen Gewinde zur Aufnahme einer Einstelleinrichtung 15, mit der
sich die Höhe des für die Trennung der Kupplung erforderlichen Drehmomentes einstellen
und justieren lässt.
-
Im wesentlichen umfasst die Halterung 12 eine äussere Fläche 16 und
eine innere Fläche 17, wobei die äussere Fläche eine vollständige Umschliessung
der in der Trennkupplung befindlichen Bauteile vorsieht, so dass keine Gefahr einer
Verschmutzung oder eines Eindringens von irgendwelchen schädlichen Partikeln in
die Kupplung besteht, die den ordnungsgemässen Betrieb der Kupplung beeinträchtigen
könnten. Auch könnten solche Partikel die genaue Funktion der Kupplung bei bestimmten
vorgegebenen Drehmomenten beeinträchtigen. Die innere Fläche 17 der Halterung 12
ist grundsätzlich nahe der Oberfläche des wellenförmigen Kupplungselementes 4 angeordnet
und ist darauf über einen Lagerring 18 gehalten, so dass zwischen der antreibenden
Einrichtung und der getriebenen Einrichtung bei Auftritt einer Trennung der Kupplung
eine freie relative Differentialbewegung möglich ist. Um ferner die von Verunreinigungen
freie Atmosphäre in der Halterung 12 und eine lange Lebensdauer der darin untergebrachten
Bauteile einschliesslich der Kugelrastelemente 8 sicherzustellen, ist eine Dichtung
oder
ein O-Ring 19, wie dargestellt, vorgesehen, der den Austritt von irgendwelchen in
der Kupplung befindlichen Schmiermitteln verhindert und gleichzeitig einen zusätzlichen
Beitrag liefert, das Eindringen von Schmutz auszuschalten.
-
Wie in Fig. 4 gezeigt, ist ein ähnlicher Laufring 20 mit einer Dichtungspackung
oder einem O-Ring 21 im Bereich des gegenüberliegenden Endes der Kupplung zwischen
der Anordnungsstelle des getriebenen drehbaren Elementes -11 und der inwärtig davon
befindlichen antreibenden Einrichtung 2 vorgesehen. Das Innere der Halterung 12
stellt daher einen vollständig abgedichteten Raum dar, in dem die Arbeitsbauteile
der Kupplung angeordnet sind und der durch das Vorsehen von einem Schmieröl geschmiert
werden kann.
-
Jede Einstelleinrichtung 15 umfasst eine Stellschraube 22, die durch
eine zugehörige Kontermutter 23 in der eingestellten Lage fixiert werden kann. Die
Stellschraube 22 drückt gegen eine Federeinrichtung 24, die im Inneren der Halterung
12 und in den vorerwähnten Öffnungen 14 angeordnet ist. Das innere Ende der Feder
24 drückt gegen einen ersten Laufkranz 25, der wiederum, wie bei 26 angedeutet,
in andrückender Weise gegen einen weiteren Laufkranz 27 wirkt, der gegen die Kugelrastelemente
8 drückt, wie dies insbesondere in Fig. 4 und 5 zu sehen ist. Eine an der Stellschraube
22 vorgenommene Stellbewegung dergestalt, dass die Schraube in dem Gewindeabschnitt
an der öffnung 24 nach innen gedrückt wird, bewirkt einen Druck gegen die verschiedenen
Laufkränze 25 und 27, so dass auf die Kugelrastelemente 8 ein Druck ausgeübt wird,
wobei diese1 nachdem sie einmal den Sitz in den zugehörigen Lagersitzen 9 eingenommen
haben, darin solange verbleiben, bis ein übergrosses Drehmoment einwirkt, das die
Laufkränze 25 und 27 sowie die dazwischenliegenden Lager 26 nach oben drückt, so
dass die Kugelrastelemente 8 aus ihren-betreffenden Sitzen herausgelangen können.
Wenn dies eintritt, obgleich sich die antreibende Einrichtung 2 weiterdreht, wird
das
drehbare Element 11, das integrales Teil der getriebenen Einrichtung
3 ist, gegebenenfalls seine Drehbewegung beenden, solange die Kugelrastelemente
8 aus dem Bereich der Sitze 9 stehen oder solange, bis die antreibende Einrichtung
2 sich verlangsamt hat oder in der Drehbewegung abrupt zum Stillstand gekommen ist,
so dass die Kugelrastelemente wieder in die betreffenden Lagersitze 9 hineingelangen
können.
-
Im allgemeinen kann dies nur bei einer relativen Vorwärtsdrehung der
antreibenden Einrichtung in Bezug auf die getriebene Einrichtung eintreten, insbesondere
wenn die Kombination aus Kugelrastelementen 8 und Lagersitzen 9 ungleichmässig längs
des Umfanges des drehbaren Elementes 11 verteilt ist, was dieser Trennkupplung ein
inhärentes Einwegpositionierungsmerkmal verleiht. Wenn dagegen die Kugelrastelemente
und die Lagersitze gleichmässig längs des Umfanges der Oberfläche des drehbaren
Elementes 11 in Abstand voneinander angeordnet sind, brauchen die Kugelrastelemente
nur eine Wegstrecke entsprechend dem Abstand zwischen zwei Lager sitzen zu überbrücken,
um erneut in einsitzender Beziehung mit diesen zu kommen, sobald das anliegende
Drehmoment unter das Drehmoment abgefallen ist, das zuvor die Trennung der Kupplung
bewirkt hat und das als ausreichend bestimmt worden ist, um die Verbindung zwischen
antreibender und getriebener Einrichtung aufrechtzuerhalten.
-
Der Grund für das Vorsehen von einer Reihe von Lagern 26 zwischen
den Laufkränzen 25 und 27 liegt darin, dass, wenn die Kugelrastelemente 8 aus ihren
Lager sitzen 9 herausgedrückt werden, der Laufkranz 27 sich in gewissem Ausmass
umfänglich relativ zum Laufkranz 25 mit den dagegen drückenden stationären Federn
25 verdrehen kann. Diese Bewegungsfreiheit für die Kugelrastelemente wird durch
das Vorsehen und die Anordnung besagter Lager 26 erhalten. Die geringe Bewegung
des Laufkranzes 27 in Bezug auf den Laufkranz 25 wird durch
das
Vorsehen dieser radial angeordneten Lager 26 erhalten.
-
Wie erwähnt, sind weiter Einrichtungen vorgesehen, die eine automatische
Abstellung der zugehörigen Antriebsmaschine oder des Elektromotors neben der eigentlichen
Maschinenanlage bewirken, wenn ein überschüssiges Drehmoment anliegt und eine Trennung
der Kupplung eintritt. Dies wird durch das Vorsehen von einem Mikroschalter 28 oder
dgl. aussserhalb der Kupplung erzielt, der in Bezug auf die Kupplung stationär gehalten
und so angeordnet ist,, dass er von einer axial.beweglichen Platte bzw. einer Betätigungsplatte
oder einem Element 29 berührt werden kann. Diese Platte ist zur Befestigung auf
Stangen 30 angeordnet. Die Stangen 30 sind an ihren inneren Enden in dem Laufkranz
25, wie dargestellt, eingeschraubt, während ihre äusseren Enden durch Befestigungseinrichtungen
in Form von beispielsweise Muttern 31 an der Platte 29 befestigt sind. Um einen
Austritt von irgendwelchen Schmiermitteln aus dem Inneren der Halterung 12 zu verhindern,
ist ferner auf jeder Stange 30 ein O-Ring 32 aufgesetzt, der zwischen der Stange
und der öffnung in der Halterung 12 durch die sich die Stange erstreckt, eine Abdichung
.schafft.
-
Wenn der Laufkranz 25 bei einem Austreten der Kugelrastelemente 8
aus den Lagersitzen angehoben wird, wird, wie durch die gestrichelte Linie 33 angedeutet,
die.Platte 29 gegen den Mikroschalter 28 gedrückt, was diesen betätigt. Der Mikroschalter
kann dann andere elektrische Anlagen so beaufschlagen, dass, wenn erwünscht, der
Antrieb an die Maschinenanlage abgestellt wird.
-
Fig. 5 zeigt eine Modifikation der Montageeinrichtung, wie sie insbesondere
in Verbindung mit der getriebenen Einrichtung 3 und speziell des drehbaren Elementes
verwendet wird.
-
Diese Montageeinrichtung umfasst eine beliebige Ausbildung von einem
flexiblen Verbindungsstück, über das die Kupplung mit einer anderen Welle verbunden
werden kann, die über diese
Vorrichtung angetrieben edlen soll.
Dieses Verbindungsstück 34 ist durch zusätzliche Schrauben 37 und durch das Vorsehen
einer Elastomermuffe 38 mit einem Adapterstück 35 verbunden. Der Nabenteil des Verbindungsstückes
34 hat einen zentralen und integralen hülsenförmigen Abschnitt 39, der so angeordnet
ist, dass damit über Befestigungselemente 31 ein Kragen oder Bund 40 verbunden werden
kann.
-
Eine nicht gezeigte weitere Welle, z.B. von der zu drehenden Maschinenanlagelwird
dann dank mit dem Bund 40 zur Erzielung einer starren Befestigung an der getriebenen
Einrichtung 3 verbunden, so dass die Maschinenanlage während der normalen Betriebsverhältnisse
durch die antreibende Einrichtung 2 in Drehbewegung versetzt wird. Wenn jedoch eine
Trennung infolge des Umstandes eintritt, dass die Kugelrastelemente aus ihren Lagersitzen
2 herausgehoben werden, während sich die antreibend Einrichtung 2 weiterdrehen kann,
d.h. bis zur Betätigung des Mikroschalters 28, erfährt die angetriebene Einrichtung
3 und ihr zugehöriges Adapterstück 34 eine Verringerung der Drehzahl oder die Drehbewegung
wird gänzlich unterbrochen.
-
L e e r s e i t e