Was ist ein Drehmomentbegrenzer?
Ein Drehmomentbegrenzer ist eine Vorrichtung, die die Kraftübertragung im Falle einer Überlastung von rotierenden Geräten abschaltet oder begrenzt.
Sie werden hauptsächlich zum Schutz von Menschen und mechanischen Geräten eingesetzt. Da es verschiedene Arten von Leistungsabschaltungen gibt, müssen sie je nach Anwendungszweck auf unterschiedliche Weise eingesetzt werden.
Anwendungen von Drehmomentbegrenzern
Drehmomentbegrenzer werden in einer Vielzahl von Anwendungen eingesetzt, von vertrauten Alltagsgegenständen bis hin zu großen Industrieanlagen. Spezifische Anwendungen sind folgende:
- Schwenkbare Funktionen von Haushaltsventilatoren
- Schlagschrauber
- Automatische Türen und Aufzugstüren in Kaufhäusern
- Deckelöffnung und -schließung von Toilettensitzen mit automatischen Öffnungs- und Schließfunktionen
- Roboterstaubsauger und kooperative Roboter
- Riesenklappen in Abgasreinigungsanlagen
Unerwartete äußere Kräfte werden verhindert, wodurch die Geräte geschützt und Personenschäden vermieden werden. Drehmomentbegrenzer können auch verwendet werden, um das Drehmoment zu begrenzen und die Arbeit gleichmäßiger zu gestalten, wie bei Schlagschraubern. Sie werden häufig in Elektrowerkzeugen eingesetzt.
Funktionsweise von Drehmomentbegrenzern
Drehmomentbegrenzer werden aufgrund ihrer Funktionsweise in zwei Typen eingeteilt, nämlich kraftgetriebene Abschaltvorrichtungen und Schlupfvorrichtungen.
1. Kraftbetriebener Abschalttyp
Bei diesem Typ werden die Flanken der Antriebs- und der Abtriebswelle abgeschnitten, wenn das eingestellte Drehmoment überschritten wird. Durch den Schlupf wird keine Wärme erzeugt, so dass sie für große Geräte eingesetzt werden können.
2. Schlupfausführung
Der Schlupftyp begrenzt das Drehmoment durch Schlupf zwischen An- und Abtriebswelle, wenn das eingestellte Drehmoment überschritten wird. Sie sind kompakt und preiswert, aber nicht für hohe Drehmomente geeignet.
Arten von Drehmomentbegrenzern
Es gibt verschiedene Arten von Drehmomentbegrenzern. Im Folgenden werden einige von ihnen beschrieben:
1. Reibungstyp
Dieser Typ verbindet die Antriebs- und die Abtriebswelle über eine Lamellenkupplung oder einen Torsionsrückstoß. Die Übertragungskraft wird durch den Schlupf der Lamellenkupplung oder der Torsionsspule begrenzt. Bei der Mehrscheibenkupplung kann die Schlupfkraft durch den Anpressdruck der Kupplung eingestellt werden. Da mit Reibungskräften gearbeitet wird, führt häufiges Betätigen zu Verschleiß und verringert die Übertragungskraft.
2. Magnetkupplung
Bei diesem System werden Magnete auf der Antriebs- und der Abtriebswelle verwendet und die Kraft wird durch die Anziehungskraft der Magnete übertragen. Die Wellen rutschen, wenn das Drehmoment überlastet wird, aber es gibt keinen Verschleiß und keine Wärmeentwicklung. Die Magnete bleiben in Kontakt miteinander und sind daher geräuschlos.
3. Typ Kupplung
Die Kupplung wird betätigt und schaltet den Strom ab, wenn ein Drehmoment größer als der eingestellte Wert anliegt. Wenn die Betätigung der Kupplung mit einem elektrischen Kontakt verriegelt wird, kann auch ein Kontaktausgang vorgesehen werden.
4. Scherstift-Typ
Bei dieser Methode wird eine Unterbrechung im Material verwendet, die als Scherstift bezeichnet wird. Das vorgegebene Drehmoment wird durch das Material des Scherstifts und den Kerbendurchmesser bestimmt. Das Drehmoment wird durch Anhalten begrenzt, wenn der installierte Scherstift bricht. Dieses System wird in großen Geräten verwendet, da es einfach aufgebaut ist und zu relativ geringen Kosten eingeführt werden kann. Allerdings ist ein regelmäßiger Austausch der Teile erforderlich, und der Scherstift muss nach dem Betrieb ersetzt werden.
5. Elektrischer Typ
Bei allen oben genannten Typen handelt es sich um mechanische Drehmomentbegrenzer, aber eine Drehmomentbegrenzung kann auch durch elektrische Verriegelung erreicht werden. Ein Schockrelais oder ein Wechselrichter unterbricht die Stromzufuhr im Falle einer Überlast.
Bei Verwendung eines Wechselrichters ist es auch möglich, das Drehmoment durch Steuerung des Stromwertes zu begrenzen. Kooperative Roboter können das Drehmoment beispielsweise auch mit Hilfe eines Drehmomentsensors begrenzen.
Weitere Informationen über Drehmomentbegrenzer
Motoren mit Drehmomentbegrenzern
Drehmomentbegrenzer in Industrieanlagen kommen beispielsweise bei Motoren mit Untersetzungsgetrieben zum Einsatz. In der Vergangenheit wurden sie im Allgemeinen auf dem Ritzelteil der Abtriebsseite montiert. In den letzten Jahren wurden Untersetzungsgetriebemotoren mit Drehmomentbegrenzern entwickelt, um die Baugröße zu verringern.
Drehmomentbegrenzer mit Spiralfedern oder Kraftmessdosen als Sensoren werden in den Motor eingebaut, um ein hochgenaues Drehmomentmanagement zu ermöglichen. Verschiedene Arten von Drehmomentbegrenzern können sowohl im Ritzelteil als auch im Motor eingebaut werden, um doppelte Sicherheit zu gewährleisten.
Untersetzungsgetriebemotoren mit Drehmomentbegrenzer sind auch mit einer Einstellschraube erhältlich, mit der die Drehmomentgrenze nach Wunsch eingestellt werden kann. Diese kann nach der Installation vor Ort im laufenden Betrieb eingestellt werden.