DE2729091A1

DE2729091A1 - Schlupfgesteuerter, drehmomentbegrenzter transmissionsantrieb

Info

Publication number: DE2729091A1
Application number: DE19772729091
Authority: DE
Inventors: Fred J Fleischauer; Theodore L Mccart
Original assignee: General Logistics Corp
Current assignee: General Logistics Corp
Priority date: 1976-06-28
Filing date: 1977-06-28
Publication date: 1978-01-05
Also published as: JPS5311277A; CA1060681A; FR2356839A1; US4198833A; GB1576948A

Description

DIPL.-IN6. HANS H.HIL6ERS

PATE NTANWALT

Maximilianstrasse A3 Telefon (O 89) 22 28 Telex O5-2938O Telekopierer (O89) 222862

D-8OOO MÜNCHEN

Postscheckkonto München Nr. 255 71-8O9 Deutsche Bank München Nr. 46/29 BLZ 7OO7OO1O

Ihr Zeichen Mein Zeichen Datum

H-PH 125-H/Vr 27.06.77

GENERAL LOGISTICS CORPORATION

1345 Meadowlark Drive, Pittsburgh, PA 15243, U. S. A.

Schlupfgesteuerter, drehmomentbegrenzter Transmissionsantrieb

Die Erfindung bezieht sich auf einen schlupfgesteuerten, drehmomentbegrenzten Transmissionsantrieb mit wenigstens einem treibenden Element und wenigstens einem davon mit Abstand angeordneten, getriebenen Element, um welche Elemente für die Übertragung eines Drehmoments vom treibenden Element auf das Getriebene ein Treibriemen geführt ist.

Obwohl die Erfindung vor allem im Zusammenhang mit Stauförderern beschrieben ist, ist es offenbar, daß die Erfindung allgemein nützlich ist und einen großen Anwendungsbereich besitzt.

Aus der Praxis ist eine große Anzahl von schlupfgesteuerten, drehmomentbegrenzenden Transmissionsantrieben bekannt. Obwohl diese Antriebe für ihre Zwecke mehr oder minder erfolgreich sind , haben sie dennoch nur eine begrenzte Einsatzmöglichkeit,

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da sich vor allem Probleme bei der Instandhaltung, der Reparatur und beim Austausch von Teilen und bei dem Schlupf, wegen des unkontrollierten Auftretens desselben ergeben.

In vielen Fällen hängen diese Probleme zusammen. Liegt vor allem ein unkontrollierter Schlupf oder ein Schlupf an unvorhergesehenen Stellen vor, so kann dieser zu einem ungewollten Abrieb des Transmissionsriemens führen. Oft sind diese Riemen nur schwierig auszutauschen, manchmal sogar nur nach vollständiger Demontage der Maschine.

Die meisten der bekannten drehmomentbegrenzten Transmissionsantriebe sind sehr komplex im Aufbau und besitzen eine große Anzahl von Einzelteilen. Die Herstellung und Montage derselben ist deshalb umständlich. Dazu kommt noch, daß die Instandhaltung und die Reparatur dieser Antriebe fortwährend Probleme schafft.

Der vorliegenden Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, einen einfach aufgebauten und billig herzustellenden Transmissionsantrieb der eingangs genannten Art zu schaffen, mit dem eine gute Eontrolle des Schlupfes gewährleistet ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß auf einem der beiden Elemente mit Schlupf ein das betreffende Element im wesentlichen umschließendes, an seiner Ringform einen Spalt aufweisendes Schlupfelement angeordnetet ist, über das der Treibriemen gelegt wird und das leicht an das Element anmontiert und davon abgenommen werden kann.

Bei der Erfindung ist durch das Schlupfelement ein Mittel gegeben, mit Hilfe dessen innerhalb des Transmissionsantriebes klar festgelegt ist, an welcher Stelle der Schlupf primär auftritt. Unerwünschter Schlupf an gewissen, mit dem Treibriemen in Berührung stehenden Zwischenflächen werden vermieden. Die Lebensdauer des Treibriemens kann deshalb verlängert werden und

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dessen Austausch ist nicht so oft nötig. Bei dem erfindungsgemäßen Transmissionsantrieb ist von der Konstruktion her festgelegt, daß der größte Anteil von Verschleiß bei einem Element, nämlich beim Schlupfelement auftritt, das sehr leicht ausgetauscht werden kann. Mit der Erfindung ist also eine Lösung gegeben, mit Hilfe welcher im Vergleich zu den bekannten Lösungen ein größerer Einfluß auf den Schlupf gewährleistet ist.

Ein anderes, unerwartetes Merkmal des erfindungsgemäß Transmissionsantriebes ist die Fähigkeit der automatischen Anpassung bei der Drehmomentbegrenzung. Aufgrund der erfindungsgemäßen Ausgestaltung des Antriebes variiert das Niveau oder das übermittelte Drehmoment, bei dem Schlupf auftritt, mit der Belastung des Transmissionsantriebes. Ein großer Vorteil ergibt sich dabei bei sogenannten Stauförderern. Es wurde herausgefunden, daß der Schlupf bei einem niedrigeren Drehmomentniveau auftritt, wenn der Förderer eine leichtere, gewöhnlich dann leichter zerbrechliche Ladung fördert, als in dem Fall, wo dieser mit einer schweren Ladung belastet ist.

Bei den bekannten drehmomentbegrenzten Transmissionsantrieben wird zumeist Antriebskraft vergeudet. Bei der Erfindung jedoch überträgt der Transmissionsantrieb lediglich das Drehmoment, das wirklich von einer Fließbandrolle benötigt wird. Bei normaler Last, werden die Rollen durch den Transmissionsantrieb ohne Schlupf angetrieben. Sofern sich die Last auf den Förderer staut, bleiben die Rollen unterhalb der Last stehen. Aufgrund der vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Transmissionsantriebes ist erreicht, daß der Schlupf auf diejenigen Teile des Antriebes beschränkt ist, bei der lediglich ein geringer Verschleiß zu befürchten ist und der auch leicht ausgetauscht werden kann. Der Abrieb von Transmissionsriemen oder ähnlichem wird stark vermindert.

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Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen dargelegt.

Als Stand der Technik werden die nachfolgenden Patentschriften angegeben:

Erfinder; Patent Nr.:

Fleischauer et al US-PS 3,650,375

Fromme et al US-PS 3,753,485

MoIt et al . US-PS 3,840,110

Bangerter et al US-PS 3,457,733

Lundh Sw-PS 152,4?0

Nachfolgend werden anhand einer Zeichnung verschiedene Ausführungsbeispiele der Erfindung beschrieben.

Es zeigt:

Figur 1 eine schematische, isometrische Ansicht

einer ersten Ausführungsform eines Transmissionsantriebs für einen Stauförderer,

Figur 2 eine Seitenansicht des in Figur 1 gezeigten Antriebs,

Figur 2A eine vergrößerte Vorderansicht eines Schlupf elementes aus Figur 1,

Figur 2B eine vergrößerte Schnittansicht einer weiteren Ausführungsform der Erfindung,

Figur 3 eine Seitenansicht einer dritten Ausführungs form der Erfindung und,

Figur 4 eine Seitenansicht einer vierten Ausführungs form. 709881/11OA

In den Figuren 1 und 2 der Zeichnung ist ein erfindungsgemäßer, drehmomentbegrenzter Transmissionsantrieb 10 in Verbindung mit einem Minimaldruck-Stauförderer dargestellt, der allgemein mit dem Bezugszeichen 12 versehen ist. Bei der gezeigten Anordnung nehmen ein Paar von Schienen 14, 16 eine Anzahl von Rollenachsen 18 auf. Eine gleiche Anzahl von Rollen 20 sind jeweils drehbar auf den Achsen 18 montiert. Sie besitzen eine übliche Konstruktion mit der Ausnahme, daß die jeweils im Bereich des einen Endes eine Nut 22 aufweisen.

Im vorliegenden Fall ist der Transmissionsantrieb als ein rechtwinkliger Trieb ausgebildet und umfaßt deshalb eine Antriebswelle 24, die unter den Rollen 20 im wesentlichen im rechten Winkel zu diesen angeordnet ist. Dabei findet sich die Welle mehr oder weniger direkt unterhalb der Rollennuten 22. Sie ist mit Hilfe eines gewöhnlichen Elektromotors oder einer anderen, nicht gezeigten Maschine antreibbar. Sie ist weiterhin mit Hilfe von nicht gezeigten Halterungen unterhalb der Rollen 20 und im wesentlichen parallel zu den benachbarten Schienen 14 drehbar gelagert. Diese Halterungen können dabei an den Schienen 14 befestigt sein.

In jede der Nuten 22 ist mit Hilfe eines nachfolgend noch genauer beschriebenen, gerillten, geteilten Ringes 28 ein elastomerer Treibriemen 26 eingelegt. Die Treibriemen 26, die in der Form eines 0-Rings aus einem geeigneten elastomeren Material wie z. B. Polyuretan, hergestellt sein können, sind um die gemeinsame Antriebswelle 24 geführt. Sofern das "Wandern" der Treibriemen 26 in axialer Richtung der Welle ein Problem darstellt, können auf derselben zum Führen der Treibriemen jeweils Nuten vorgesehen sein, ähnlich wie dies in Figur 4 durch die Nut 38 gezeigt ist.

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Bei dem bislang beschriebenen Förderer 12 und dem drehmomentbegrenzenden Transmissionantrieb 10 ist es offenbar, daß Schlupf lediglich an einer von vier Stellen innerhalb der Drehmomentübertragung von der Welle 24- zu einer auf den Bollen 20 anzuordnenden, nicht gezeigten Last auftreten kann. Diese Stellen sind die Berührungsflächen zwischen den Antriebszugmitteln,,nämlich den Treibriemen 26 und der Antriebswelle, bzw. dem geteilten Ring 28, zwischen dem geteilten Ring 28 und den Rollen 20 und zu guter letzt zwischen den Rollen und der darauf angeordneten, nicht gezeigten Last. Sofern Schlupf an irgendeiner der O-Ringflachen auftritt, ist die Folge ungewollter Verschleiß, der eventuell zum Bruch des Ringes oder zur mangelhaften Drehmomentübertragung fuhrt. Dieses Problem wird durch die offensichtliche Tatsache noch schlimmer, daß ein oder mehrere der Transmissionsriemen 26 nur dann ausgetauscht werden können, wenn der Förderer 12 insgesamt zerlegt wird. Wenn andererseits der Schlupf zwischen den Rollen 20 und der Last erfolgt, kann entweder die Last oder die Rollen ungewollt verschlissen werden. In jedem Fall kommt es wegen der unkontrollierten und unvorhersehbaren Drehmoment-Schlupfbegrenzung zu einer Energievergeudung.

Dem unkontrollierten Auftreten von Schlupf wird bei der Erfindung mit dem vorstehend erwähnten Schlupf ring 28 entgegnet, der in jede der Rollennuten 28 so eingebettet ist, daß er zwischen dem Treibriemen 26 und der Rollennut 22 der betreffenden Bolle 20 zu liegen kommt. Bei der in den Figuren 1 und 2 dargestellten Ausführungsform ist jeder Schlupfring 28 so ausgebildet, daß er in der ihm zugeordneten Rollennut 22 bündig sitzt. Er ist aus einem Werkstoff hergestellt, wie z. B. einem Acrylharz, das gegenüber dem Rollenwerkstoff (üblicherweise Blech), einen relativ niedrigen Reibwert besitzt. Andererseits kann die äußere Oberfläche eines jeden Schlupfrings 28 mit einer Schicht 30, z. B. aus Polyuretan, belegt sein, die an der Fläche zwischen dem Treibriemen 26 und dem Schlupfring 28 einen höheren Reibkoeffizient aufweist. Daruberhinaus ist es

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möglich, die Oberfläche eines jeden Schlupfrings 28 aufzurauhen oder anders zu behandeln, um einen höheren Reibkoeffizienten zu erzielen. Sofern Polyuretan für die Herstellung des Treibriemens und/oder der Schicht 30 verwendet wird, kann der Durometer so vorgewählt werden, daß in Verbindung mit anderen Faktoren, wie z. B. den entsprechenden Radii der Riemenschlaufen und inneren Flächen der Schlupfringe 28 und die durch die Riemenschlaufen ausgeübten Kräfte, ein vorbestimmter Reibkoeffizient erzielt wird.

Bei der bislang beschriebenen Konstruktion des Förderers 12 ist es offenbart, daß Schlupf innerhalb des drehmomentbegrenzenden Transmissionsantriebs 10 in vorbestimmter Weise an der Fläche zwischen dem Schlupfring 28 und der dazugehörigen Rolle 20 auftritt. Als Folge davon werden die eingangs erwähnten Probleme in Verbindung mit den anderen drei Flächen innerhalb des Transmissionsantriebs 10 vermieden.

Der kontrollierte Schlupf und damit vorzugsweise verbundene Verschleiß des Transmissionsantriebes der Fläche zwischen dem Schlupfring 28 und den Rollen 20 liefert noch ein weiteres, unvorhersehbares Ergebnis. Wünschenswerter_weise ist jeder Schlupfring 28 an der Stelle 32 geteilt, wie dies in den Figuren 1 und 2A dargestellt ist. Der vorhandene Spalt ermöglicht die Montage des Schlupfringes 28 in die Rollennut 22. Noch wichtiger ist, daß jeder der Schlupfringe 28 von der entsprechenden Rolle 20 entfernt werden kann, ohne daß geschnitten werden müßte, was möglicherweise zu einer Beschädigung der Oberfläche der Rollennut 22 führen könnte. Wichtig ist auch, daß beim Austausch des Schlupfringes derselbe lediglich in die Rollennut 22 eingeklipst werden kann, ohne daß es dabei notwendig wäre, die Rolle zu entfernen oder den Förderer 12 in irgendeiner anderen Weise auseinander zu nehmen.

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Vorzugsweise ist jeder der Schlupfringe 28 mit einem im Vergleich zum Außendurchmesser der dazugehörigen Nut 22 kleineren Innendurchmesser ausgestattet, so daß bei dem in die Rollennut eingeschnappten Hing ein sich zwischen den Enden des geteilten Binges 28 befindlicher Spalt 34 (Figur 2A) ergibt. Dieser Spalt 34 erlaubt es jedem Schlupfring 28 für eine beträchtlich lange Zeit erfindungsgemäß zu wirken, bis der unausweichliche Verschleiß den Innendurchmesser des Schlupfringes soweit vergrößert hat, daß der Spalt 34 durch die zusammenziehenden Kräfte des Hinges geschlossen ist. Bis zu diesem Zeitpunkt bleibt die Art des Zusammenwirkens zwischen dem Schlupfring 28 und der betreffenden Holle 20 relativ konstant. Es wird ein im wesentlichen gleichbleibendes Drehmomentniveau gehalten, bei dem der Schlupf innerhalb des Transmissionsantriebes 10 erfolgt. Sofern natürlich der Spalt 34 aufgrund von Verschleiß beim Schlupfring 28 sich schließt, ist dieser Zusammenhang nicht mehr länger gegeben. Der Förderer wird zwar weiterarbeiten und das Drehmoment übertragen, auch nachdem der Verschleiß den Schlupfring so abgearbeitet hat, daß der Spalt sich geschlossen hat. Es gibt keine Möglichkeit, daß mit Ausnahme des bevorzugten Schlupfes zwischen dem Schlupfring 28 und der Holle 20 Schlupf am Treibriemen oder an der Ladung entsteht.

Im Zusammenhang mit den bei einigen KunstStoffmaterialen, wie z. B. Azetylharz, vorhandenen, extrem niedrigen Reibkoeffizienten bietet das Vorhandensein des Spaltes 34 den zusätzlichen Vorteil, daß im wesentlichen die gesamte Innenfläche jedes Schlupf rings 28 sich in bündiger Anlage mit der dazugehörigen Hollennut 22 befindet. Dies erhöht das Niveau des Drehmoments, das der Transmissionsantrieb 10 zu übertragen fähig ist, da dadurch eine größere Riemenbelastung möglich ist, ohne daß beim Material die maximal erlaubte Grenze des Produkts von Druck und Geschwindigkeit (P-V Verhältnis) überschritten würde. Dies kommt daher, weil eine größere Berührungsfläche zu einer geringeren Belastung pro Einheit Flächenpressung führt.

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In gewissen Fällen, wo ein höheres Niveau an übertragenem Drehmoment notwendig ist, kann der Eingriff zwischen den Schlupfringen und den Rollennuten noch durch eine Maßnahme gesteigert werden, die in Figur 2B illustriert ist. Bei dieser Anordnung ist der Schlupfring 28' geringfügig flacher ausgebildet als die betreffende Rollennut 22'. Sowohl der Schlupfring als auch die Rollennut ist bei dieser Ausführungsform allgemein V-förmig. Sofern nunmehr auf dem Schlupfring 28' eine Figur 2B nicht gezeigter Riemen angeordnet ist, bewirkt der aufgrund des Einspannens des Ringes zwischen den Rollen 20' und der Antriebswelle 24 sich ergebende Druck einen bündigen, verkeilten Sitz des Schlupfringes 28' in der Rollennut 22*. Das Verkeilen erhöht den mit dieser Vorrichtung erzielbaren Gesamtreibkoeffizienten.

Wie insbesondere in Figur 3 dargestellt ist, ist auch daran gedacht, die Schlupfringe andern treibenden Element, z. B. an die Antriebswelle 24', statt an dem getriebenen Element oder den Rollen 20* anzuordnen. Bei dieser Anordnung werden eine Reihe von Schlupfringen 28 oder 28' in einer Anzahl von Nuten 22' eingebracht, die sich über die Länge der Antriebswelle 24' verteilen. Es ist wünschenswert, daß die Schlupfringe 28' aus den eingangs bereits dargelegten Gründen ebenfalls mit klaffenden Spalten 32' ausgestattet sind. Eine weitere Ausführungsform des erfindungsgemäßen, drehmomentbegrenzten Tranemissionsantrieb ist in Figur 4 dargestellt, wo weder die Rollen 20* ' noch die Antriebswelle 24 mit einer Nut versehen sind. Für Jede Rolle 20'' ist ein Schlupfelement 36 vorgesehen. Dieses Schlupfelement ist aber als auf der Antriebswelle 24 verschiebbar montierte Buchse ausgebildet, die mehr oder weniger direkt unterhalb der ihr zugeordneten Förderrolle 20'· angeordnet ist. Jede Buchse 36 ist vorzugsweise mit einem klaffenden Spalt 40 aus den eingangs bereits dargelegten Gründen versehen. Um das "Wandern" der Buchsen zu verhindern können

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nicht gezeigte Anschläge vorgesehen werden, obwohl dies in Anbetracht der durchgehenden Antriebswelle 24 als nicht notwendig erscheint. Die einander zugeordneten Teile des drehmomentbegrenzten Transmissionsantriebes 10'' können so vertauscht werden, daß die geschlitzte Buchse 36 stattdessen auf den Rollen 2O¹' angeordnet ist. In jedem Pail ruft die Buchse 36 die gleichen, unerwarteten Resultate hervor, wie sie vorstehend beschrieben wurden.

Bei der Erfindung wird zusätzlich zu einer verläßlichen, begrenzten Drehmomentübertragung der Vorteil erreicht, daß der Verschleiß innerhalb des Transmissionsantriebes an einem leicht austauschbaren Element entsteht. Das Vorhandensein des klaffenden Schlitzes 32, 32' oder 40 ermöglicht eine sichere und wiederholbare Drehmomentübertragung für die gesamte Nutzungsdauer der Schlupfelemente 28, 28* oder 36.

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Claims

DIPL-IN6.HANS H.HIL6ERS PATENTANWALT Maximilianstrasse 43 Telefon (O89) 222862 Telex O5-2938O Telekoplerer (ΟΘ9) 222862 D-8OOO MÜNCHEN Postscheckkonto München Nr.255 71-8O9 Deutsche Bank München Nr. 46/29 226 BLZ 7OO 7OOIO Ihr Zeichen Mein Zeichen Detum PH 125-H/Wr 27.06.77 GENERAL LOGISTICS CORPORATION Meadowlark Drive, Pittsburgh, PA 15243, U. S. A. Patentansprüche

1. Schlupfgesteuerter, drehmomentbegrenzter Transmissionsantrieb mit wenigstens einem treibenden Element und wenigstens einem davon mit Abstand angeordneten, getriebenen Element, um welche Elemente für die Übertragung eines Drehmoments vom treibenden Element auf das Getriebene ein Treibriemen geführt ist, dadurch gekennzeichnet, daß auf einem der beiden Elemente (20, 20', 20", 24) mit Schlupf ein das betreffende Element im wesentlichen umschließendes an seiner Ringform einen Spalt aufweisendes Schlupfelement (28, 28', 26) angeordnet ist, über das der Treibriemen (26, 26', 26") gelegt ist und das leicht an das Element anmontiert und davon abgenommen werden kann.

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2. Antrieb nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß das Schlupfelement (28, 28') in einer Nut (22, 22¹) des Elements einpaßbar ausgebildet ist.

3. Antrieb nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß das Schlupfelement (28, 28·, 36) im Vergleich zum Auß_endurchmesser des benachbarten Umfangsbereiches des betreffenden Elements einen geringeren Innendurchmesser aufweist, so daß das Schlupfelement auf dem Element immerzu mit einem geöffneten Spalt angeordnet ist und vom Treibriemen auf dem Element eng anliegend gehalten wird.

4. Antrieb nach einem der Ansprüche 1 - 3> dadurch gekennzeichnet , daß das Schlupfelement (28, 28', 36) eine den Treibriemen aufnehmende Nut aufweist und bündig in die Nut des betreffenden Elements eingepaßt ist.

5. Antrieb nach wenigstens einem der Ansprüche 1 - 4 , dadurch gekennzeichnet , daß das Schlupfelement (28¹) eine den Treibriemen (26) aufnehmende Nut (22) aufweist und selbst flacher ausgebildet ist, als die Nut, so daß der Treibriemen das Schlupfelement bündig in die Nut drückt und es dort verkeilt.

6. Antrieb nach einem der Ansprüche 1 - 5»dadurch g e k e η η zeichnet , daß das Schlupfelement bezüglich den benachbarten Bereichen des betreffenden Elements versenkt angeordnet ist.

7. Schlupfgesteuerter, drehmomentbegrenzter Transmissionsan-

trieb, gekennzeichnet durch ein längliches, treibendes Element (24, 24·), sowie eine Anzahl von länglichen, getriebenen Elementen, die mit Abstand von dem treibenden Element angeordnet und im wesentlichen parallel

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zueinander, aber im rechten Winkel zum Treibenden ausgerichtet sind, durch eine Anzahl von um das treibende und jeweils ein angetriebenes Element geführten Treibriemen, durch ein Schlupfelement in der Form eines durch einen Spalt quer geteilten Rings, das jeweils für die Aufnahme eines der Treibriemen mit Schlupf an dem antreibenden Element oder wenigstens einem der diesem zugeordneten, angetriebenen Element angeordnet ist, wobei die Treibriemen jeweils um die Schlupfelemente geführt sind und jedes Schlupfelement das entsprechende Element im wesentlichen umschließt.

8. Antrieb nach Anspruch 7» dadurch gekennzeichnet, daß jedes Schlupfelement jeweils in einer Rille des betreffenden Elements eingepaßt montiert ist.

9· Antrieb nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet , daß die Schlupfelemente jeweils an den angetriebenen Elementen angeordnet sind.

10. Antrieb nach wenigstens einem der Ansprüche. 7 - 9» dadurch gekennzeichnet , daß die Schlupfelemente an dem antreibenden Element mit Abstand zueinander angeordnet sind.

11. Antrieb nach wenigstens einem der Ansprüche 7-10, dadurch gekennzeichnet , daß jedes Schlupfelement in montierter Stellung einen klaffenden Spalt (32, 32', 40) aufweist und von dem entsprechenden Treibriemen auf den Elementen gespannt ist.

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