Bremsrolle für die Laufregeluiig von Fördergut in Durchlaufregalen oder Rollengängen
Die Erfindung bezieht sich auf eine Bremsrolle, die in Durchlaufregalen oder Rollengängen verwendet wird, um den Lauf von Fördergut zu regeln.
Derartige Bremsrollen sind in einer Anzahl von Konstruktionen bekannt. So werden beispielsweise Bremsrollen verwendet, die über ein Getriebe hochübersetzt angetrieben Fliehgewlchte enthalten. Neben dem Verschleiss der Fliehgewichte sowie der Reibflächen macht sich störend bemerkbar, dass beim Auflaufen schnell laufender Lasten auf solche Rollen infolge der hohen Beschleunigung die Getriebe starken, stossweisen Beanspruchungen ausgesetzt sind, so dass ihre Lebensdauer oft nur gering ist. Elektrisch wirksame Bremsrollen erweisen sich als kostspielig, so dass eine Vielzahl solcher Rollen aufweisende Durchlaufregale oder Rollengänge einen hohen Aufwand erfordern und daher nicht wirtschaftlich zu arbeiten vermögen.
Es sind weiterhin Bremsrollen bekannt, bei denen der vom Mantel der Rolle umschlossene Raum abgedichtet und teilweise mit einer Flüssigkeit hoher Viskosität gefüllt ist. Mit der Achse und/oder dem Mantel sind besondere Körper verbunden, welche bei der Drehung der Bremsrolle durch die Flüssigkeit getrieben werden und vermittels von Bremsflächen im wesentlichen durch Verwirbelung dem Bewegungsvorgang Energie entziehen, d. h. ihn abbremsen. Derartige Rollenbremsen stellen keinen zu hohen Aufwand dar, und sie sind praktisch auch kaum mit Verschleiss behaftet.
Als nachteilig wurde jedoch das zu geringe Bremsvermögen empfunden.
Die vorliegende Erfindung geht von der Aufgabe aus, derartige als Bremsmittel eine Flüssigkeit aufweisende Bremseinrichtungen in Bremsrollen zu verbessern. Insbesondere ist es Aufgabe der Erfindung, eine Bremsrolle zu schaffen, deren Bremseinrichtung beim Erreichen der hierfür vorgesehenen Grenz-bzw. Nenngeschwindigkeiten hohe Bremsmomente aufzunehmen vermag. Ein weiteres Ziel der Erfindung ist es, eine Bremsvorrichtung zu schaffen, die nicht nur hohe Bremsmomente zu entwickeln vermag, sondern darüber hinaus auch noch durch Auflagekräfte mechanisch stark belastbar ist. Weiterhin wird es als eine Aufgabe der Erfindung betrachtet, eine Bremsrolle zu schaffen, die auch in der Lage ist, Fördergut abzubremsen, das auf höhere Temperaturen erhitzt ist, ohne dass die Bremsrolle Schaden erleidet oder sich in ihrem Bremsverhalten ändert.
Zur Lösung der vorstehenden Aufgaben wird erfindungsgemäss vorgeschlagen, als Bremseinrichtung eine durch die Drehbewegung zwischen Achsteilen und Rollenmantel betätigte hydraulische Pumpe vorzusehen, wobei zwischen deren Druck- und Saugseite ein Druckausgleich vorgesehen ist.
Im einzelnen ist die Erfindung im folgenden an Hand der Beschreibung von Ausführungsbeispielen in Verbindung mit diese darstellenden Zeichnungen erläutert. Es zeigen hierbei:
Fig. 1 den Längsschnitt durch eine Bremsrolle,
Fig. 2 einen Längsschnitt durch eine mit einem gesonderten Aussenmantel ausgestattete Bremsrolle, die mit einer Friktionskupplung ausgerüstet ist und eine regelbare Drosselstrecke aufweist,
Fig. 3 einen Schnitt entlang der Linie A-B der Fig. 2,
Fig. 4 geschnitten eine federbelastete Klauenkupplung zur Verwendung an Stelle der Friktionskupplung der Bremsrolle der Fig. 2 und
Fig. 5 ein Freilaufgesperre als weitere Alternative der Friktionskupplung der Fig. 2.
In Fig. 1 ist im Längsschnitt eine Bremsrolle dargestellt, deren Roflenmantel 1 sich über Flansche 2 und 3 und ihnen zugeordnete Lager 4 und 5 auf Achsteile 6 und 7 abstützt, die zur Montage in Durchlaufregalen, Rollengängen oder dergleichen mit Gewinden ausgestattet sind. Im Rollenmantel ist weiterhin, mit diesem drehfest und nicht verschiebbar verbunden, das Pumpengehäuse 8 angeordnet, das mittels der Dich rung 9 abgedichtet und durch den Gehäusedeckel 10 abgeschlossen ist. Im Gehäusedeckel ist ein Gleitlager 11 zum Abstützen des freien Endes des Achsteiles 7 vorgesehen.
Das in den vom Trommelmantel 1 um grenzten Raum fassende Ende des Achsteiles 6 ist drehfest mit einem eine Innenverzahnung 12 aufweisenden Zahnkörper 13 verbunden, der über einen Kugelring 14 sich auf eine Lauffläche 15 des Pumpengehäuses
8 abstützt.
In Bohrungen des Pumpengehäuses 8 sowie des Gehäusedeckels 10 ist eine Welle 16 gehalten, auf der das Zahnrad 17 gelagert ist. Das Gegenzahnrad 18, welches das Zahnrad 17 zu einer Zahnradpumpe ergänzt, ist drehfest auf einer Antriebswelle 19 angeordnet, deren freies Ende ein mit der Innenverzahnung
12 kämmendes Ritzel 20 aufweist. Das Pumpengehäuse ist mit einer Flüssigkeit gefüllt, und die an der Drucksowie der Saugseite der durch die Zahnräder 17 und 18 gebildeten Zahnradpumpe vorgesehenen Gehäusekammern sind ohne besonderen Verbindungsweg ausgeführt.
Gegen Flüssigkeitsverluste ist die Zahnradpumpe durch die Gehäusedichtung 9 sowie die die Antriebswelle 19 umfassende Achsdichtung 21 gesichert. Die einzige Verbindung zwischen den Gehäusekammern der Druckund Saugseite ist daher durch die zwischen den Zahnrädern 17 und 18 einerseits sowie den diese umfassenden Wandungen des Pumpengehäuses 8 sowie des Gehäusedeckels 10 gebildeten Spalte gegeben.
Abmessungen und Toleranzen dieser Spalte werden so gewählt, dass in Verbindung mit der Viskosität des verwendeten Bremsmittels die gewünschte Bremscharakteristik erhalten wird.
Im Ausgangszustand bei der praktischen Verwendung findet über die erwähnte Spalte ein vollständiger Druckausgleich des Druckmittels statt, so dass die Bremsrolle in der jeweils gewählten der beiden Drehrichtungen ohne Kraftaufwand gedreht werden kann.
Läuft abrollendes Fördergut auf eine stehende Bremsrolle auf, so setzt sie deren Trommelmantel 1 in Umdrehung, die das mit ihm verbundene Pumpengehäuse 8 mitnimmt. Auch die in dem Pumpengehäuse gelagerte Antriebswelle 19 nimmt an dieser Drehung teil, und deren Ritzel 20 wälzt sich in der Innenverzahnung 12 des auf dem Achsteil 9 fest vorgesehenen Zahnkörpers 13 ab. Der Zahnkörper 13 vermag an diesen Bewegungen nicht teilzunehmen, da der Achsteil 9 im Durchlaufregal, in der Rollenbahn bzw. deren Halterungen fest eingespannt ist.
Bei der Bewegung der Antriebswelle 19 entlang einer Kreisbahn wird daher durch das in der Innenverzahnung 12 sich abwälzende Ritzel 20 die Antriebswelle 19 entsprechend den kinetischen Be ziehungen eines Umlaufgetriebes in Umdrehung versetzt und nimmt das mit ihr verbundene Zahnrad 18 sowie das mit diesem kämmende Zahnrad 17 mit, so dass die aus diesen beiden Zahnrädern gebildete Zahnradpumpe zu arbeiten beginnt. Wie bereits beschrieben, war im Stillstand durch die neben bzw. am Umfange der Zahnräder gebildeten Spalte ein vollkommener Druckausgleich der im Pumpengehäuse vorgesehenen Druckflüssigkeit erfolgt, so dass im Moment des Anlaufes der Zahnradpumpe diesem zunächst kein nennens- wertes Bremsmoment entgegenwirkt.
Mit zunehmender Abrollgeschwindigkeit des Fördergutes sowie wachsender Drehgeschwindigkeit des Trommelmantels 1 sowie der Zahnräder 17 und 18 wird durch die Zahnradpumpe Druckmittel von der an der Saugseite gebildeten Gehäusekammer in die auf der Druckseite befindliche gefördert. Von der druckseitigen Gehäusekammer zur gegenüberliegenden vermag das Druckmittel nur unter Überwindung eines grossen Widerstandes der die Zahnräder 17 und 18 umgebenden Spalte zu passieren, so dass während der Wirksamkeit der Zahnradpumpe in der druckseitigen Gehäusekammer ein verhältnismässig hoher Druck induziert wird, der seinerseits auf die Wirkflächen der Zahnräder 17 und 18 ein entsprechend hohes Brelmsmoment ausübt, das den Trommelmantel belastet und damit das abrollende Fördergut verzögert.
Verstärkt wird diese Wirkung durch die zwischen der Innenverzahnung 13 und dem Ritzel 20 bewirkte Übersetzung: Die Drehgeschwindigkeit des Trommelmantels wird zur Zahnradpumpe hin übersetzt, so dass durch deren schnelleren Lauf höhere Drücke aufgebaut werden können. Diese höheren Drücke bewirken ein verstärktes Bremsmoment, das durch die Untersetzung von der Zahnradpumpe zum Trommelmantel hin weiter überhöht wird.
Die beschriebene Bremsrolle erweist sich als äusserst vorteilhaft, da sie ein äusserst geringes Anlaufmoment aufweist. Da im Stillstand ein vollkommener Druckausgleich stattfinden konnte und der das Bremsmoment bewirkende Gegendruck erst mit der Bewegung der Zahnradpumpe aufgelbaut wird, erfolgen die ersten Phasen einer Drehbewegung praktisch ohne Bremsmoment, das erst mit Zunehmen der Drehbewegung aufgebaut wird. Dieser Umstand ist auch dafür verantwortlich, dass die mechanischen Teile der Bremsrolle auch beim Auflaufen schnell abrollenden Fördergutes keiner starken Stossbelastung ausgesetzt sind und daher nicht überdimensioniert zu werden brauchen und praktisch nur geringem Verschleiss unterliegen: Eine schnell anrollende Last braucht im Moment des Auflaufens nur die Bremsrolle selbst und ihre mechanischen Teile zu beschleunigen.
Erst mit zunehmender Drehung baut sich ein Druck in der Zahnradpumpe und damit ein Gegenmoment bzw. Bremsmoment auf, das nach Zurücklegen einer ausreichenden Drehung, beispielsweise um 90 bis 120 , in den Bereich eines quasi-stationären Endwertes gelangt und sich diesem asymptotisoh nähert. Dieser quasi; stationäre Endwert des Bremsmomentes ist mit einem den Wert 1 überschreitenden Exponenten ges chwindig keitsabhängig, so dass die Geschwindigkeit abrollenden Fördergutes leicht und sicher auf vorgegebene Werte sich begrenzen lässt, wobei die jeweils erreichten End- geschwindigkeiten weitgehend vom Gewicht des Fördergutes bzw. der Neigung der Rollenbahn unabhängig sind.
Als vorteilhaft erweist sich darüber hinaus, dass bei vorgegebenen Abmessungen einer Bremsrolle, deren Bremscharakteristika auch nachträglich leicht vorgegebenen Werten anpassbar sind, indem ein Bremsmittel entsprechender Viskosität verwendet wird. So kann beispielsweise eine ursprünglich für schwere Lasten bzw. langsame Ablaufgeschwindigkeiten vorgesehene Rolle auf höhere Ablaufgeschwindigkeiten umgestellt werden, indem das ursprünglich vorgesehene Bremsmittel gegen ein solches geringerer Viskosität ausgetauscht wird.
Eine weitere Ausführung einer insbesondere zum Ablaufien schwerer Lasten vorgesehenen Bremsrolle ist in Fig. 2 gezeigt. Zur Versteifung der Bremsrolle ist der diese abschliessende Rollenmantel 22 von einem Aussenmantel 23 umgeben, der die Belastung abrollenden, schweren Fördergutes direkt übernimmt und auf die Flansche 24 und 25 überträgt, ohne den inneren, abschliessenden Rollenmantel selbst zu belasten. Elastische Deformationen der mechanisch getriebenen Teile der Bremsrolle werden so auch bei schwerstem Fördergut sicher vermieden, und durch Unterbindung von Durchbiegungen und dergleichen wird ein sicheres Arbeiten der masshaltig bleibenden Teile des eigentlichen Mechanismus erreicht.
Darüber hinaus kann zur Erhöhung des Reibkoeffizienten sowie zum elastischen Abfangen der Stösse schnell auflaufenden Fördergutes der Aussenmantel 23 mit einer äusseren Gummi- bzw.
Plastikschicht versehen werden, ohne dass die Gefahr von Wärmestauungen zu befürchten ist, da die innerhalb der Zahnradpumpe anfallende Wärme über den unbedeckten Rollenmantel 22 abgegeben werden kann. Der Wärmeaustausch wird dadurch begünstigt, dass die Flansche 24 und 25 in ihren ringförmigen, zwischen dem Rollenmantel 22 und dem Aussenmantel 23 sich erstreckenden Bereichen mit einer Anzahl von Durch brechungen 26 ausgestattet sind, die einen ungehindier- ten Luftdurchtritt gestatten. In den Fig. 1 und 2 sind solche äusseren, aus Gummi bzw. Kunststoff bestehenden Überzüge bzw. Schichten nicht dargestellt, sie können aber in jedem Falle, in dem sie wünschenswert erscheinen, vorgesehen werden.
Die Anwendung eines gesonderten, vom Rollenmantel 22 getrennten Aussenmantels 23 gestattet auch die Anwendung von Bremsrollen für auf hohe Temperaturen erhitztes Fördergut, beispielsweise Glühgut, ohne dass die Bremsrollen bzw. ihre Funktion durch den Einfluss dieser Temperaturen beeinträchtigt werden. Beispielsweise das Glühgut liegt in diesem Falle auf dem Aussenmantel 23 auf, der durch die zwischen den Mänteln 22 und 23 befindliche Luftschicht von der eigentlichen Bremsrolle thermisch isoliert ist; durch die Durchbrechungen strömende Luft erhöht mit ihrer Strö mungsgeschwindigkeit zwar den Wärmeübergang, da sie aber erhitzt am anderen Ende aus dem Zwischenraum auszutreten vermag, bewirkt eine solche Strömung eine Kühlung sowohl des Rollenmantels 22 als auch des Aussenmantels 23.
Bei der in Fig. 2 dargestellten Bremsrolle ist der die Innenverzahnung aufweisende Zahnkörper 27 drehbar auf dem Achsteil 28 gelagert. Die Verbindung zwischen dem das Drehmoment übermittelnden Achsteil 28 und dem die Zahnradpumpe treibenden Zahnkörper 27 ist durch eine Friktionskupplung 29 gebildet, deren Eingangsteile 30 mit dem Achsteil 28 verbunden ist, während der Abtriebsteil 31 auf den Zahnkörper 27 wirkt.
Durch Anwendung einer Friktionskupplung, deren Reibflächen beispielsweise durch eine Feder konstant gegeneinander vorgespannt sind, lässt sich die in Fällen für besonders schwere Lasten vorgesehenen Bremsrollen oft wünschenswerte Begrenzung des maximalen Drehmomentes erreichen; bei Überschreiten eines maximalen Bremsmomentes gibt die Friktions- kupplung nach, und der Zahnkörper 27 vermag sich gegenüber dem Achsteil 28 zu drehen.
Es hat sich aber auch bewährt, die Anpresskraft der Reibflächen der Friktionskupplung wegabhängig zu halten, beispielsweise indem bei beginnender Drehung der Zahnkörper 27 zunächst mit dem Pumpengehäuse 32 umläuft und erst mit zunehmender Drehung der Abtriebsteil 31 mit dem Eingangs teil 30 der Friktionskupplung 29 festeren Reibschluss erhält, so dass erst nunmehr der Achsteil 28 mit dem Zahnkörper 27 fester verbunden wird. Erreichen lässt sich dies beispielsweise dadurch, dass der Abtriebsteil 31 auf einem Gewinde des Eingangsteiles 30 oder des Achsteiles 28 vorgesehen, nach Entlastung der Bremsrolle durch eine Feder abgehoben bzw. zurückgeschraubt wird und bei einsetzender Drehung gegen die gegenüberstehende Friktionsfläche vorgeschoben wird.
Durch derartige Massnahmen werden, gegebenenfalls zusätzlich zur Bremsmomentbegrenzung, besonders günstige Anlaufeigenschaften höchstbelastbarer Bremsrollen erzielt.
Es haben sich aber zur Verbesserung der Eigenschaften insbesondere schwerer Bremsrollen weitere Kupplungsorgane bewährt, die entweder zusätzlich bzw. in Kombination mit einer Friktionskupplung 29 Anwendung finden können oder aber an Stelle einer solchen Friktionskupplung vorgesehen sein können. So ist in Fig. 4 eine Klauenkupplung derart geschnitten dargestellt, dass der Blick gegen den Abtriebsteil 33 gerichtet ist, während der einstückig mit dem Achsteil erstellte Eingangsteil 32 geschnitten gezeigt ist.
Mittels in der Figur nicht dargestellter Federelemente, beispielsweise einer Schlingfeder, werden Eingangsteil und Abtriebsteil in der Ausgangsstellung so gegeneinander verdreht, dass bei einsetzendem Antriebe beide entgegen der Wirkung der Kraft der Feder gegeneinander um etwa 600 verdreht werden, ehe die in der Ausgangsstellung freistehenden Klauenflächen zur Auflage gelangen und Eingangsteil und Abtriebsteil in fester Wirkverbindung steL hen. Auch hier wird ein leichtes Anlaufen für höchste Bremsmomente entwickelter Bremsrollen erzielt. In Fig. 5 dagegen ist ein Freilaufgesperre gezeigt, das den Aufbau von Bremsrollen gestattet, welche Bremsmomente nur beim Antrieb in einer der beiden Drehrichtungen ausüben, während ein Zurückschieben der Lasten ohne Behinderung durch die Bremsrolle stattfinden kann.
Hierdurch wird einerseits eine gelegentliche Einspeisung von Lagergut vom kopfseitigen Ende der Durchlaufregale ermöglicht, ohne dass es erforderlich ist, das Bremselement aller belasteten Bremsrollen zu überwinden. Anderseits können auch Rollengänge aufgebaut werdn, bei denen eine rückwärtige Bewegung innerhalb des üblichen Programms möglich ist bzw. vorkommt. Bei dem in Fig. 5 dargestellten, achsnormal geschnitten dargestellten Freilaufgesperre 34 sind der Achsteil sowie der Eingangsteil 35 des Freilaufgesperres leinstückig ausgeführt. Während der Abtriebsteil 36 als zylinderförmiger Ansatz eines Zahnkörpers 27 der Fig. 2 ausgeführt ist, weist der Eingangsteil 35 Rollen 37 enthaltende keilförmige Nuten 38 auf.
Bei Drehen des Abbriebsteiles entgegen dem Uhrzeigersinn werden die Rollen 37 in tiefere Bereiche der Nuten 38 geführt und geben die Verbindung frei; bei Drehung im Uhrzeigersinn werden die Rollen 37 in flachere Bereiche ! der Nuten 38 gedrängt, bis die zwischen dem Abtriebstil 36 und dem Grunde der Nuten 38 eingeklemmten Rollen 37 eine kraftschlüssige Verbindung herstellen.
Zur weitergehenden Beeinflussung der Briemscharak- teristik der in Fig. 2 dargestellten Bremsrolle sind die an der Druck- und der Saugseite der Zahnradpumpe vorgesehenen Gehäusekammern miteinander über im Gehäusedeckel vorgesehene Druckausgleichkanäle 40 verbunden, deren Querschnitt an einer Stelle durch eine einstellbare Regulierschraube beliebig einengbar ist.
Sollen bei vorgegebenem Fördergut und vorgegebener Neigung einer Rollenbahn höhere Ablaufgeschwindigkeiten erzielt werden, so kann die Regulierschraube 41 durch Linksdrehen mehr oder weniger aus dem Durchtrittsquerschnitt der Druckausgleichkanäle 40 geführt werden, so dass das von der Zahnradpumpe 42, 43 ge förderbe Druckmittel aus der druckseitigen Gehäusekammer in die saugseitige Gehäusekammer bei geringerer Druckdifferenz, d. h. unter geringerem Druckauf bau übertreten kann. Entsprechend dem geringeren aufzubauenden Drucke verringert sich damit bei vorgegebener Drehgeschwindigkeit bzw. vorgegebener Fördermenge der Zahnradpumpe das an dieser aufgebaute Bremsmoment.
Gegebenenfalls kann die Regulierschraube 41 auch zum Einfüllen des Druckmittels benutzt werden oder, falls eine gesonderte, in den Fig. 1 und 2 nicht dargestellte Fülischraube benutzt wird, zum Entlüften vollends herausgeschraubt werden. Zweckmässig ist der Regulierschraube eine ebenfalls in den Figuren nicht dargestellte Arretierungsvorrichtung zugeordnet, um ungewollte Verstellungen im Betriebe zu unterbinden.
Zur Einstellung des gewünschten Bremsmomentes ist der Kopf der Regulierschraube durch Bohrungen im Rollenmantel 22 sowie bei Anwendung eines Aussenmantels 23 durch entsprechende Bohrungen in diesem frei zugänglich gehalten; da er innerhalb seines Arbeitsbereiches vertieft in diesen Bohrungen steht, gibt die Regulierschraube zu keinen Störungen Anlass. Durch Einstellung der Schraube lässt sich damit bequem von aussen und im eingebauten Zustande der Bremsrolle die Bremswirkung beliebig einstellen.
Die dargestellten Bremsrollen lassen sich weiter variieren, ohne dass der Rahmen der erfindung verlassen wird. So können beispielsweise besondere Vorratsräume für Druckmittel innerhalb der Bnemsrolle vorgesehen sein, um das Arbeiten der Bremsrolle von Leckverlusten unabhängig zu machen. Beispielsweise kann auch der in der druckseitigen Gehäusekammer aufgebaute Druck benutzt werden, um die Friktionsflächen einer in diesem Falle hydraulisch betätigten Friktionskupplung 29 aufeinander zu pressen, so dass auch in diesem Falle das Anlaufmoment schwerer Bremsrollen weiter gesenkt werden kann. In allen diesen Fällen wird eine einfach aufgebaute Bremsrolle erreicht, mit der sich starke Bremsmomente bei der gewünschten progressiven Charakteristik des Bremsmomentes erzielt len lassen.
Durch entsprechende Ausbildung lassen sich solche Bremsrollen auch hohen Anforderungen bezüg lich der thermischen Belastbarkeit, der Belastung durch hohe aufliegende Gewichte oder dergleichen anpassen, und durch Austausch des Bremsmittels gegen lein solches anderer Viskosität und/oder durch Andern der Einstellung der Regulierschraube lassen sich Charakteristik des Bremsmomentes und maximale Ablaufgeschwindigkeiten leicht, schnell und innerhalb weiter Grenzen beliebig abändern.