Aufbau und Wirkungsweise von Freiläufen

Freiläufe sind Maschinenelemente mit besonderen Eigenschaften:

  • In der einen Drehrichtung besteht keine Verbindung zwischen Innen- und Außenring; der Freilauf ist im Leerlaufbetrieb.
  • In der anderen Drehrichtung besteht eine Verbindung zwischen Innen- und Außenring; der Freilauf ist im Mitnahmebetrieb und kann in dieser Drehrichtung ein hohes Drehmoment übertragen.

So kann sich beispielweise bei dem dargestellten Freilauf der Außenring bei still ­stehendem Innenring im Uhrzeigersinn frei bewegen (Leerlaufbetrieb). Wird jedoch der ­Außenring in entgegengesetzter Richtung ­gedreht, besteht eine Verbindung zwischen Innen- und Außenring und der Innenring wird mitgenommen (Mitnahmebetrieb).

Freiläufe werden eingesetzt als:

  • Rücklaufsperren
  • Überholfreiläufe
  • Vorschubfreiläufe

Freiläufe können diese Funktionen völlig automatisch in den unterschiedlichsten Maschinen erfüllen. Es ist keine mechanische oder hydraulische Betätigungseinrichtung erforderlich, wie z. B. in Schaltkupplungen oder in Bremsen.

 

Freiläufe bestehen aus einem Innen- und einem Außenring zwischen denen Klemmelemente angeordnet sind. Klemmelemente können Klemmstücke oder Klemmrollen sein. Man ­unterscheidet:

  • Freiläufe mit eigener Lagerung und
  • Freiläufe ohne eigene Lagerung.

Für die Funktion eines Freilaufs ist die zentrische Ausrichtung von Innen- und Außenring erforderlich. Bei Freiläufen ohne eigene Lagerung ist eine solche zentrische Ausrichtung kundenseitig vorzusehen.

RlNGSPANN-Freiläufe sind ein unentbehrliches Konstruktionselement im Maschinen- und Anlagenbau sowie in der Luftfahrttechnik. Viele Konstruktionen lassen sich überhaupt nur mit Freiläufen wirtschaftlich sinnvoll realisieren. Der Freilauf als selbstschaltendes Antriebselement wird herkömmlichen Lösungen vorgezogen, weil er folgende entscheidende Vorteile bietet:

  • Betriebssicherheit,
  • Wirtschaftlichkeit und
  • höheren Automatisierungsgrad.

Mit mehr als 50 Jahren Erfahrung in Entwicklung, Produktion und Vertrieb von Freiläufen verfügt RINGSPANN über das umfangreichste Programm an Freiläufen. Ein weltweites Netz an Tochtergesellschaften und Vertriebspartnern sorgt für bestmöglichen, persönlichen ­Service vor Ort. Montage- und Pro­duk­tions­stätten in verschiedenen Ländern sichern schnelle und zuverlässige Belieferung.

 

Anwendungen von Freiläufen

Rücklaufsperre

Freiläufe werden als Rücklaufsperre eingesetzt, wenn eine Drehbewegung gegen die Betriebsdrehrichtung verhindert werden soll. Bei vielen Maschinen und Anlagen ist es aus sicherheitstechnischen oder funk­tionsbedingten Gründen notwendig, dass sie nur in einer – vorher festgelegten – Drehrichtung arbeiten. So bestehen z. B. für den ­Betrieb von Förderanlagen gesetzliche Vor­­schriften, die eine mechanische Sicherheitseinrichtung verlangen.

Der normale Betriebszustand einer Rücklaufsperre ist der Leerlaufbetrieb; das Sperren (Drehmomentübertragung) erfolgt bei Drehzahl Null. Der dabei eintretende, sofortige Eingriff der Klemmelemente sorgt für die erforderliche hohe Betriebs­sicherheit.

 

In der Regel werden Rücklaufsperren eingesetzt, bei denen der Innenring frei läuft, während über den fest gehaltenen Außenring der Rücklauf gesperrt wird.

 

Die konstruktiv aufwändigeren Rücklaufsperren, bei denen der Außenring frei läuft und über den fest gehaltenen ­Innenring gesperrt wird, finden heute nur noch ­vereinzelt Verwendung.

Überholfreilauf

Der Überholfreilauf kuppelt Maschinen oder Maschinenteile und unterbricht automatisch deren Verbindung, sobald das Abtriebsteil des Überholfreilaufs schneller ge­dreht wird als das Antriebsteil. Er kann in vielen Fällen eine aufwändige Schaltkupplung ersetzen.

Beim Überholfreilauf erfolgt das Kuppeln im Mitnahmebetrieb (Drehmomentübertragung), während im Leerlaufbetrieb die Drehmomentübertragung zwischen ­In­nen- und Außenring unterbrochen ist. Im Mitnahmebetrieb sind die Drehzahlen von Innen- und Außenring gleich, während sie im Leerlaufbetrieb unterschiedlich sind.

 

Das Bild zeigt einen Überholfreilauf, bei dem im Mitnahme­betrieb der Kraftfluss vom Innenring auf den Außenring ­erfolgt und im Leerlaufbetrieb der Außenring mit höherer Drehzahl den Innenring überholt.

 

Das Bild zeigt einen Überholfreilauf, bei dem im Mitnahme­betrieb der Kraftfluss vom Außenring auf den Innenring ­erfolgt und im Leerlaufbetrieb der Innenring mit höherer Drehzahl den Außenring überholt.

Vorschubfreilauf

Der Vorschubfreilauf übersetzt eine ­hin- und hergehende Bewegung in eine schrittweise Drehbewegung (Vorschub). Der RINGSPANN-­Vorschubfreilauf arbeitet präzise und geräuschlos und ermöglicht eine stufenlose Einstellung des Vorschubweges.

 

Das Bild zeigt einen Vorschubfreilauf, bei dem der Außenring die hin- und hergehende Bewegung macht und der Innenring den schrittweisen Vorschub ausübt.

 

Das Bild zeigt einen Vorschubfreilauf, bei dem der Innenring die hin- und hergehende Bewegung macht und der Außenring den Vorschub ausübt.

Einsatzgebiete von Freiläufen

Einsatzgebiete von Rücklaufsperren

Getriebe

Elektromotoren

Getriebemotoren


Die Rücklaufsperre verhindert im Antrieb von Förderanlagen ein Rücklaufen bei Stromausfall oder nach dem Abschalten des Motors.

 

Schrägförderbänder

Elevatoren

Becherwerke


Die Rücklaufsperre verhindert, dass das Fördergut bei Stromausfall oder abgeschaltetem Motor zurückläuft.

 

Gebläse

Ventilatoren



Die Rücklaufsperre verhindert ein Rückwärtslaufen unter dem Druck des Fördermediums nach dem Abschalten des Motors.

Pumpen

Kompressoren


Die Rücklaufsperre verhindert ein Rückwärtslaufen unter dem Druck des Fördermediums nach dem Abschalten des Motors.


Einsazgebiete von Überholfreiläufen

Textilmaschinen

Druckmaschinen


Der Überholfreilauf trennt in Textil- und Druckmaschinen den zum ­Einrichten erforderlichen Kriechgangantrieb vom ­Hauptantrieb.

 

Gebläse

Ventilatoren


Der Überholfreilauf verhindert beim Abschalten von Gebläsen oder ­Ventilatoren, dass deren Schwungmasse den Antrieb mitzieht.

 

Pumpen

Generatoren


Der Überholfreilauf kuppelt bei Mehrmotorenantrieben den nicht ­oder mit niedrigerer Drehzahl laufenden Antrieb automatisch ab.

Rollgänge


Der Überholfreilauf bewirkt, dass das Fördergut schneller als es der Drehzahl des An­triebs entspricht über den Rollgang ­geschoben oder ­gezogen werden kann.


Einsatzgebiete von Vorschubfreiläufen

Textilmaschinen

Druckmaschinen


Der Vorschubfreilauf erzeugt schrittweise Transportvorschübe in Textil- und Druckmaschinen.

 

Verpackungsmaschinen

Abfüllanlagen


Der Vorschubfreilauf wird in Verpackungsmaschinen und ­Abfüllanlagen zum schrittweisen Vorschub eingesetzt.

 

Starkstromschalter



Der Vorschubfreilauf wird in Starkstromschaltern zum Spannen einer Feder an Stelle eines Untersetzungsgetriebes eingesetzt.

Sämaschinen



Der Vorschubfreilauf ersetzt in ­Sämaschinen ein Untersetzungsgetriebe.

Bauformen von Freiläufen

Komplettfreilauf

  • Mit eigener Lagerung von Innen- und Außenring
  • Vollständig gekapselt
  • Mit eigener Schmierung
  • Verbindung zwischen Außenring und ­Kundenteil durch:
    - Stirnseitige Schraubverbindung,
    - Befestigungsflansch,
    - Passfederverbindung am Außenring,
    - Hebelarm oder
    - Wellenkupplung.
 

 

Gehäusefreilauf

  • Mit eigener Lagerung von Innen- und Außenring
  • Vollständig gekapselt durch eigenes ­Gehäuse
  • Mit eigener Schmierung
  • Mit gelagerter An- und Abtriebswelle
  • Stationäre Anordnung
 

Basisfreilauf

  • Mit eigener Lagerung von Innen- und Außenring
  • Zur Komplettierung mit Anschluss­teilen
  • Schmierung – sofern erforderlich – ist kundenseitig vorzusehen
 

Anbaufreilauf

  • Ohne eigene Lagerung. Zentrische ­Ausrichtung von Innen- und Außenring ist kundenseitig vorzusehen
  • Anbau des Außenrings an Kundenteil durch stirnseitige Schraubverbindung
  • Schmierung – sofern erforderlich – ist kundenseitig vorzusehen
 

Einbaufreilauf

  • Baureihen sowohl mit als auch ohne eigene Lagerung. Bei Baureihen ohne eigene Lagerung ist eine zentrische ­Ausrichtung von Innen- und Außenring ­kundenseitig vorzusehen
  • Einbau des Außenrings in kundenseitiges Gehäuse durch Pressverbindung oder Passfederverbindung. Dadurch sind ­kompakte, platzsparende Einbaulösungen möglich.
  • Schmierung – sofern erforderlich – ist kundenseitig vorzusehen