DE3120303A1

DE3120303A1 - Kupplung mit drehmomentbegrenzung

Info

Publication number: DE3120303A1
Application number: DE19813120303
Authority: DE
Inventors: Thomas C. 63141 St. Louis Mo. Kilwin
Original assignee: FERGUSON MACHINE
Current assignee: FERGUSON MACHINE
Priority date: 1981-03-26
Filing date: 1981-05-21
Publication date: 1982-10-07
Also published as: US4746320A

Description

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

Claims

Kupplung mit Drehmomentbegrenzung PATENTANSPRÜCHE Kupplung mit Drehmomentbegrenzung zur Verbindung eines antreibenden Elementes mit einem getriebenen Element während des normalen Betriebs einer Maschinenanlage und zur Trennung der beiden Elemente bei überschreiten von einem bestimmten maximalen Drehmoment, dadurch g e k e n n z e i c h n e t dass das antreibende Element (2) ein wellenförmiges. Verbindungselement (4) aufweist, das sich im wesentlichen durch das getriebene Element(3) zuElement(3).erstrecktjda5s von dem inneren Ende des treibenden Elementes ein integraler Flansch (6) absteht, dass eine Vielzahl von Rasteinrichtungen (8) zum Halt durch den Flansch angeordnet ist, indem der Flansch am antreibenden Element wenigstens eine Durchgangsöffnung (7) hat, in der lose die Rasteinrichtung gehalten ist, dass das getriebene Element ein drehbares Element (11) mit einer die Rasteinrichtung berührenden Fläche aufweist, dass die Fläche einen Sitz (9) für jede Rasteinrichtung hat,in dem während des normalen Maschinenbetriebes.normalerweise eine Rasteinrichtung einsitzt, wobei die Fläche eine Laufbahn vorsieht, auf der die Rasteinrichtung läuft, wenn das antreibende Element und das getriebene Element der Kupplung bei überschreiten des bestimmten Drehmomentes voneinander getrennt sind, dass eine ausgestaltete Halterungseinrichtung (12) mit dem drehbaren Element am getriebenen Element verbunden ist und sich konzentrisch zur Länge der Kupplung erstreckt, und dass eine federnde Vorspanneinrichtung (24) in der Halterungseinrichtung angeordnet ist und mit einem Ende gegen die Rasteinrichtung drückt, um diese in den Sitzen des drehbaren Elementes während des normalen Betriebszustandes der Kupplung und der damit verbundenen Maschinenanlage zu halten.
2 Kupplung nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t , dass die Halterungseinrichtung (12) und das damit verbundene drehbare Element (11)- die Federeinrichtung (24), die Rasteinrichtung (8) und die Lagersitze (9) umgeben, um eine Abdichtung gegen Verunreinigungen während des Kupplungsbetriebes und der Kupplungseinsetzzeit vorzusehen.
3. Kupplung nach Anspruch 1 oder 2, g e k e n n -z e i c h n e t durch wenigstens eine Einstelleinrichtung (15), die so angeordnet ist, dass sie das gegenüberliegende Ende der Federeinrichtung (24) berührt, wobei die Einstelleinrichtung mit der Halterungseinrichtung (12) verbunden ist, um den Druck verändern zu können, der auf die Rasteinrichtung (8) einwirkt, und um damit den Betrag des übergrossen Drehmomentes einzustellen, das anliegen muss, bevor eine Trennung der Kupplung eintritt.
4. Kupplung nach Anspruch 3, dadurch g e k e n n -z ei c h n e t , dass die Halterungseinrichtung (12) eine integrale innere und äussere Fläche (16, 17) aufweist, wobei die äussere Fläche eine Umhüllung für die Rasteinrichtung (8) und die Flächenlaufbahn am drehbaren Element (11) bildet, während die innere Fläche über ein Lager auf das wellenförmige Verbindungselement (4) aufgesetzt ist und eine Relativbewegung zwischen der Halterungseinrichtung und. dem antreibenden Element (2) ermöglicht, wenn ein übergrosses Drehmoment eine Trennung der Kupplung bewirkt, und dass die Einstelleinrichtung (15) zwischen der integralen inneren und äusseren Fläche liegt, um den Druck auf die Federeinrichtung (24) und die Rasteinrichtung (8) während der Kupplungseinstellung zu verändern.
5. Kupplung nach Anspruch 4, dadurch g e k e n n -z e i c h n.e t , dass zwischen der inneren und äusseren Fläche Gewindeöffnungen (14) ausgebildet sind und dass die Einstelleinrichtung (15) eine Schraubeinrichtung (22) umfasst, die in den Gewindeöffnungen eingeschraubt und verdrehbar ist, um die Höhe des auf die Rasteinrichtung (8) während des Kupplungseinsatzes ausgeübten Druckes zu verstellen.
6. Kupplung nach Anspruch 5, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t-, dass die Federeinrichtung (24) zwischen der inneren und äusseren Fläche (16, 17) der ausgestalteten Halterungseinrichtung (12) angeordnet ist.
7. Kupplung nach Anspruch 4, g e k e n n z e i c h -n e t durch eine Reihe von Bundlagern, die auf den wellenförmigen. Verbindungselement (4) oder der Halterungseinrichtung (12) aufsitzen und die Lagerung zwischen dem angetriebenen Element (3) und dem wellenförmigen Verbindungselement des treibenden Elementes (2) bilden.
8. Kupplung nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t , dass das drehbare Element (11) des getriebenen Elementes (3) durch Lager auf dem-welienförmigen Verbindungselement (4) des treibenden Elementes (2) gehalten ist, so dass zwischen dem drehbaren Element und dem wellenförmigen Vebbindungselement während einer Trennung der Kupplung eine unterschiedliche Drehung möglich ist.
9. Kupplung nach Anspruch 8, g e k e n n z.e i c h -n e t durch eine Reihe von Bundlagern, die auf dem drehbaren Element (11) oder dem wellenförmigen Verbindungseiement (4) aufsitzen und die Lagerung zwischen den Einrichtungen vorsehen.
10. Kupplung nach Anspruch 3, g e k e n n z e i c h n e t durch einen ersten Laufkranz (27) mit einem kreisförmigen Ring, der die Rasteinrichtung (8) an einer Seite berührt, die der Seite gegenüberliegt, an der die Rasteinrichtung in den Lagersitzen (9) des drehbaren Elementes (11) einsitzt, einen zweiten Laufkranz (25), der in Abstand von dem ersten Laufkranz angeordnet ist, eine zwischen den Laufkränzen angeordnete Lagereinrichtung (26) und eine Federeinrichtung (24), die gegen den zweiten Laufkranz drückt, um die Rasteinrichtung zu beaufschlagen und in Anlage an der Laufbahn zu halten, wobei die Lagereinrichtung eine Bewegung der Rasteinrichtung aus dem Eingriff mit den Lagersitzen am drehbaren Element erleichtert.
11. Kupplung nah Anspruch 10, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t , dass die Einstelleinrichtung (15) eine Stellschraube (22) umfasst, die in der Halterungseinrichtung (12 ) eingeschraubt ist und in einstellende Beziehung gegen die Federeinrichtung (24) geschraubt werden kann.
12 Kupplung nach Anspruch 11, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t , dass eine Vielzahl von Anordnungen aus Stellschrauben (22) und Federeinrichtungen (24) längs des Umfanges des drehbaren Elementes (11) vorgesehen und durch die ausgestaltete Halterungseinrichtung (12) lagemässig fixiert ist.
13. Kupplung nach Anspruch 12, dadurch g e k e n n -z ei c.h n e t , dass das vollständige Einschrauben der Stellschrauben (22) gegen die Federeinrichtungen (24) das maximale ausgelegte Drehmoment zur Trennung der Kupplung während des Betriebes ergibt, und dass ein gezieltes Rückdrehen der Stellschrauben folgende Einstellungender Kupplung zur Trennung bei speziellen Drehmomenten ergibt: Anzahl Ungefähres statisches (kpcm x der Auslösedrehmoment 1,1i Drero hungen RTL-5 RE-20 RTL-60 RTL-120 0 500 2000 6000 12000- Vr 450 1900 5500 11500 7 1 700 . 5000 10500 1 l/, 300 1500 4500 9500 2 - 225 1300 4000 9000 2Yr 150 1200 3500 8000 3 100 1000 3000 70 3½ 800 2500 6000 4 4 600 2000 5000 4½ , 500 - 1700 4500 5 400 1400 4000 5½ . - 1200 3500 6 - 3000 2400
14. Kupplung nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t , dass sowohl das treibende als auch getriebene Element (2, 3) mit einer Maschinenwelle, einem Flansch oder einer Drehscheibe verbindbar sind.
15. Kupplung nach Anspruch 14, g e k e n n z e i-c h -n e t durch eine Adaptereinrichtung (35), die mit dem drehbaren Element (11) des getriebenen Elementes (3) verbunden ist, um dessen Verbindung mit einer Maschinenwelle zu erleichtern.
16. Kupplung-nach Anspruch 15, g e k e n n z e i c h -n e t durch eine Befestigungseinrichtung (37), die die Adaptereinrichtung (35) mit dem drehbaren-Element (11) an dessen Seite verbindet, die der Anordnungsstelle der Lagersitze (9) für die Rasteinrichtung (8) gegenüberliegt.
17. Kupplung nach Anspruch 2, g e k e n n z e i c h -n e t durch eine Schaltereinrichtung (28), die auf die Bewegung von einem der Laufkränze (25, 27) anspricht, wenn die Rasteinrichtung (8) aus dem Bereich der Lagersitze gekommen ist, und eine Abschaltung des treibenden Elementes (2) während der Trennung der Kupplung bewirkt.
18. Kupplung nach Anspruch 17, g e k e n n z e i c h -n e t durch eine Stangeneinrichtung (30), die mit einem Ende an dem zweiten Laufkranz (25) befestigt ist und sich mit ihrem gegenüberliegenden Ende aus der Halterungseinrichtung (12) herauserstreckt, und durch eine Platteneinrichtung (29), die an dem gegenüberliegenden Ende der Stangeneinrichtung befestigt und so angeordnet ist, dass sie die Schaltereinrichtung (28) während der Trennung der Kupplung berührt und betätigt.
19. Kupplung mit Drehmomentbegrenzung zur Verbindung einer treibenden Einrichtung mit einer getriebenen Einrichtung während des normalen Betriebs einer angeschlossenen Maschinenanlage und zur Trennung der Einrichtungen bei Überschreiten von einem maximalen bestimmten Drehmoment, dadurch g e k e n n z e i c h n.e t , dass sowohl die treibende als auch getriebene Einrichtung (2, 3) an einem Ende mit entweder einer Maschinenwelle, einem Flansch oder einer Drehscheibe verbindbar sind, dass sich die treibende Einrichtung im wesentlichen durch die getriebene Einrichtung erstreckt und konzentrisch dazu angeordnet istr dass ein integraler Flansch (6) nahe dem anderen Ende der treibenden Einrichtung absteht, dass eine Vielzahl von Rasteinrichtungen (8) durch den Flansch der treibenden Einrichtung gehalten ist und normalerweise in Anlage mit der getriebenen Einrichtung gedrückt wird, dass die getriebene Einrichtung ein drehbares Element (11) mit daran ausgebildeten Sitzen (9) aufweist, in denen die Rasteinrichtungen normalerweise einsitzen, und dass eine ausgestaltete Halterungseinrichtung (12) konzentrisch zur treibenden Einrichtung angeordnet und mit entweder dem drehbaren Element oder der treibenden Einrichtung verbunden ist sowie eine Einrichtung (24) aufweist, um die Rasteinrichtungen in einliegender Beziehung zu den im drehbaren Element ausgebildeten Sitzen zu drücken.