DE102004040251B4 - Clutch-brake combination - Google Patents
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Abstract
Kupplungs-Bremskombination (1) mit einem Kupplungsmagneten (3) und einem Bremsmagneten (2), die koaxial zu einer Rotationsachse (8) angeordnet sind und zwischen denen mindestens eine Ankerplatte (10, 11) mit geringem axialen Spiel angeordnet ist, die über eine axial nachgiebige Ringfeder (9) mit einer Abtriebswelle drehfest verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Ringfeder (9) sternförmig radial nach außen weisende Laschen (37) besitzt, die zwischen zwei Ankerplatten (10, 11) eingespannt und durch radial innen liegende Arme (38) miteinander verbunden sind, die im Wesentlichen konzentrisch zu Rotationsachse (8) verlaufen und in einem Freiraum (39) zwischen den Ankerplatten (10, 11) axial frei beweglich sind.Clutch-brake combination (1) with a clutch magnet (3) and a brake magnet (2), which are arranged coaxially to an axis of rotation (8) and between which at least one anchor plate (10, 11) is arranged with little axial play, which over a axially resilient ring spring (9) is non-rotatably connected to an output shaft, characterized in that the ring spring (9) has star-shaped, radially outward-pointing tabs (37) which are clamped between two anchor plates (10, 11) and by radially inner arms ( 38) which are essentially concentric to the axis of rotation (8) and are freely axially movable in a free space (39) between the anchor plates (10, 11).
Description
Die Erfindung betrifft eine Kupplungs-Bremskombination nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to a clutch-brake combination according to the preamble of
Kupplungs-Bremskombinationen werden unter anderem für Webmaschinenantriebe, aber auch für Werkzeugmaschinen, Verpackungs- und Druckmaschinen sowie Handhabungsgeräte verwendet. Sie dienen zum Kuppeln einer Antriebswelle mit einer Abtriebswelle und zum Abbremsen der Abtriebswelle bei geöffneter Kupplung innerhalb kürzester Zeit. Insbesondere bei Webmaschinen werden hohe Anforderungen gestellt. So muss die Abtriebswelle im Falle eines Fehlers innerhalb möglichst kleiner Nachlaufwinkel bei Drehzahlen bis ca. 2500 U/min stillgesetzt werden. Hierdurch wird das Material der Kupplungs-Bremskombination durch die dynamischen Trägheitskräfte hohen Spitzenbelastungen ausgesetzt. Trotzdem werden ein präzises Arbeiten über die gesamte Lebensdauer und lange Standzeiten der Kupplungs-Bremskombination erwartet.Clutch brake combinations are used, among others, for weaving machine drives, but also for machine tools, packaging and printing machines and handling equipment. They serve to couple a drive shaft with an output shaft and to decelerate the output shaft with the clutch open within a very short time. In particular, in looms high demands are made. So the output shaft must be stopped in the event of a fault within the smallest possible caster angle at speeds up to about 2500 rev / min. As a result, the material of the clutch-brake combination is exposed by the dynamic inertia forces high peak loads. Nevertheless, a precise work over the entire service life and long service life of the clutch-brake combination are expected.
Aus der
Die
Aus der
Die
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Kupplungs-Bremskombination so zu gestalten, dass sie kostengünstig hergestellt werden kann und im Dauerbetrieb sehr kurze Bremszeiten ermöglicht. Sie wird gemäß der Erfindung durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.The invention has for its object to make a clutch-brake combination so that they can be produced inexpensively and allows continuous operation very short braking times. It is achieved according to the invention by the features of
Nach der Erfindung besitzt die Ringfeder sternförmig radial nach außen weisende Laschen, die zwischen zwei Ankerplatten eingespannt und durch radial innen liegende, sich in Umfangsrichtung erstreckende Arme miteinander verbunden sind, die im Wesentlichen konzentrisch zur Rotationsachse verlaufen und in einem freien Raum zwischen den Ankerplatten axial frei beweglich sind. Die erfindungsgemäße Ringfeder kann sowohl in Umfangsrichtung als auch in radialer Richtung gebogen werden, wodurch sich eine gleichmäßige Materialauslastung ergibt. Ferner können die gebogenen Arme sich unter der Belastung elastisch strecken und verkürzen, sodass an den Einspannstellen keine Mikrobewegungen stattfinden. Die elastischen Verformungen in radialer Richtung haben auf die Drehmomentübertragung in Umfangsrichtung keinen negativen Einfluss, zumal die Durchbiegung der Ringfeder in Umfangsrichtung durch die überlagerte radiale, elastische Verformung bei gleicher axialer Verlagerung der Ankerplatte verringert ist. Dadurch sind die durch das Drehmoment auf die Ringfeder einwirkenden Biegemomente relativ klein.According to the invention, the annular spring has star-shaped radially outwardly pointing tabs which are clamped between two anchor plates and connected by radially inwardly extending, circumferentially extending arms which are substantially concentric with the axis of rotation and axially free in a free space between the anchor plates are mobile. The annular spring according to the invention can be bent both in the circumferential direction and in the radial direction, resulting in a uniform material utilization. Furthermore, the bent arms can elastically stretch and shorten under the load, so that no micromotion takes place at the clamping points. The elastic deformations in the radial direction have no negative influence on the torque transmission in the circumferential direction, especially since the deflection of the annular spring in the circumferential direction is reduced by the superposed radial, elastic deformation with the same axial displacement of the armature plate. As a result, the bending moments acting on the annular spring by the torque are relatively small.
Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung sind in den Laschen jeweils zwei in Umfangsrichtung nebeneinander liegende Schraubenlöcher vorgesehen und die Arme über Stege, die etwa mittig zwischen den Laschen angeordnet sind, mit einem inneren Ringbereich verbunden, wobei die Arme, die Laschen, die Stege und der innere Ringbereich Durchbrüche begrenzen. Diese weisen einen konzentrisch zur Rotationsachse verlaufenden, inneren Bereich auf, an den sich in Umfangsrichtung zu beiden Seiten ein Übergangsbereich anschließt und den inneren Bereich mit einem äußeren Bereich so verbindet, dass eine schmalste Stelle der durch zwei benachbarte Übergangsbereiche gebildeten Stege in radialer Richtung näher an dem äußeren Bereich liegt als an dem inneren Bereich. Da mit zunehmendem Abstand von der Rotationsachse der für die Drehmomentübertragung zur Verfügung stehende Materialquerschnitt der Ringfeder zunimmt, ist es im Sinne einer guten Materialauslastung vorteilhaft, dass die elastischen Verformungen der Ringfeder durch ihre Gestaltung zur äußeren Randzone verlagert werden. Hierzu dienen zum einen die Laschen, die auf Grund zweier eng beieinander liegender Schrauben in Umfangsrichtung schmal gehalten werden können, und zum anderen die Durchbrüche, durch die ein relativ geschlossener innerer Bereich mit einem ausreichenden Materialquerschnitt geschaffen wird, während nach außen hin eine Materialanhäufung vermieden wird. Dabei sind die Durchbrüche so ausgelegt, dass die Spannungen vom Material möglichst gleichmäßig aufgenommen werden. Grundsätzlich können drei und mehr Laschen über den Umfang verteilt angeordnet werden. Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, sechs Laschen vorzusehen.According to one embodiment of the invention are in the tabs two in Circumferentially provided adjacent screw holes and the arms via webs, which are arranged approximately centrally between the tabs, connected to an inner annular region, wherein the arms, the tabs, the webs and the inner annular region define openings. These have a concentric to the axis of rotation, inner region, to which a transition region adjoins in the circumferential direction on both sides and connects the inner region with an outer region so that a narrowest point of the webs formed by two adjacent transition regions closer in the radial direction the outer area is at the inner area. Since with increasing distance from the axis of rotation available for the torque transmission material cross section of the annular spring increases, it is advantageous in terms of good material utilization that the elastic deformations of the annular spring are displaced by their design to the outer edge zone. Serve for this purpose on the one hand, the tabs, which can be kept narrow due to two closely spaced screws in the circumferential direction, and on the other hand, the openings through which a relatively closed inner region is created with a sufficient material cross-section, while outward accumulation of material is avoided , The breakthroughs are designed so that the stresses are absorbed by the material as evenly as possible. Basically, three or more tabs can be arranged distributed over the circumference. It has proven advantageous to provide six tabs.
Die erfindungsgemäße Gestaltung der Ringfeder bringt nicht nur Vorteile in Bezug auf die Werkstoffauslastung und die Dauerstandfestigkeit, sie ist auch vorteilhaft sowohl in Bezug auf die Massenträgheit der abzubremsenden, rotierenden Massen, als auch auf die Massen, die vom Bremsmagneten bzw. Kupplungsmagneten axial bewegt werden müssen. Da das Material bei guter Drehmomentübertragung und hoher Flexibilität der Ringfeder in axialer Richtung in dem Außenbereich der Ringfeder reduziert ist, lassen sich kurze Ansprechzeiten der Kupplungs-Bremskombination erreichen. Hierzu ist es besonders vorteilhaft, wenn der äußere Bereich der Durchbrüche in Umfangsrichtung zwischen den Schraubenlöchern einen Zentralbereich aufweist, der den Durchbruch in Richtung auf die Schraubenlöcher erweitert.The inventive design of the annular spring not only brings advantages in terms of material utilization and fatigue life, it is also advantageous both in terms of inertia of the braked, rotating masses, as well as the masses, which must be moved axially by the brake magnet or clutch magnet , Since the material is reduced with good torque transmission and high flexibility of the annular spring in the axial direction in the outer region of the annular spring, short response times of the clutch-brake combination can be achieved. For this purpose, it is particularly advantageous if the outer region of the openings in the circumferential direction between the screw holes has a central region which widens the opening in the direction of the screw holes.
Um die Schraublöcher für die Spannschrauben in den Laschen möglichst in Umfangsrichtung nah zusammenlegen zu können, sind in den Ankerplatten in den den Laschen zugeordneten Bereichen jeweils ein Schraubenloch mit einer Ansenkung und ein Gewindeloch vorgesehen, wobei die beiden Ankerplatten bezüglich der Anordnung der Schraubenlöcher und Gewindelöcher spiegelbildlich zueinander ausgeführt sind. Die Spannschrauben greifen durch das Schraubenloch mit der Ansenkung und das Schraubenloch in der Lasche in das Gewindeloch der anderen Ankerplatte ein. Dadurch ist in jede Ankerplatte im Bereich einer Lasche nur eine Ansenkung für den Kopf der Spannschraube erforderlich, die einen größeren Platz beansprucht.In order to close the screw holes for the clamping screws in the tabs possible close in the circumferential direction, a screw hole with a countersink and a threaded hole are provided in the anchor plates in the tabs associated areas, the two anchor plates with respect to the arrangement of the screw holes and threaded holes mirror images executed to each other. The clamping screws engage through the screw hole with the countersink and the screw hole in the tab into the threaded hole of the other anchor plate. As a result, only one countersink for the head of the clamping screw is required in each anchor plate in the region of a tab, which takes up more space.
Das eng am Schraubenloch liegende Gewindeloch im Bereich der Laschen hat einen besonderen Vorteil bei Ankerscheiben, die in radialer Richtung mehrfach vom Magnetfeld durchflutet werden. Diese besitzen mindestens eine ringförmige, durch Stege unterbrochene Aussparung, wobei die Stege in der Regel im Bereich der Laschen angeordnet sind. Die Stege bilden zwischen den sonst durch die Aussparungen voneinander getrennten Durchflutungsbereichen magnetische Brücken. Es ist daher vorteilhaft, diese Stege möglichst schmal halten zu können.The threaded hole in the area of the tabs, which is located close to the screw hole, has a particular advantage in the case of armature disks, which are repeatedly flooded by the magnetic field in the radial direction. These have at least one annular, interrupted by webs recess, wherein the webs are usually arranged in the region of the tabs. The webs form magnetic bridges between the otherwise separate by the recesses flow areas. It is therefore advantageous to be able to keep these webs as narrow as possible.
Zur Leistungssteigerung einer Kupplungs-Bremskombination ist es vorteilhaft, eine mehr als zweifache Durchflutung der Ankerplatte zu ermöglichen, indem die Ankerplatten mehrere konzentrische, durch Stege voneinander getrennte Aussparungen aufweisen. Die den inneren Aussparungen zugeordneten Stege sind versetzt zu den äußeren Stegen angeordnet, die im Bereich der Schraubenlöcher und Gewindebohrungen für die Spannschrauben liegen. Um auch bei einer solchen Konfiguration die äußeren Stege in Umfangsrichtung schmal zu halten, überdecken die äußeren Aussparungen mit ihren radial nach innen versetzten Enden die Schraubenlöcher bzw. die Gewindebohrungen teilweise in Umfangsrichtung. Zweckmäßigerweise werden die Aussparungen mit den radial nach innen versetzten Enden durch Laserstrahlen oder spanabhebend aus der Ankerplatte ausgeschnitten. Dies ergibt mit einfachen Mitteln eine hohe Präzision für die Lage der Aussparungen zueinander und zu entsprechenden Bereichen der Polringe des Kupplungsmagneten bzw. des Bremsmagneten. Eine solche Präzision ist vorteilhaft, um die geforderten Übertragungswerte und Reaktionszeiten einhalten zu können und Fertigungstoleranzen zwischen verschiedenen Kupplungs-Bremskombinationen einer Anlage möglichst gering zu halten.To increase the performance of a clutch-brake combination, it is advantageous to allow a more than twice the flooding of the anchor plate by the anchor plates have a plurality of concentric, separated by webs recesses. The webs associated with the inner recesses are arranged offset to the outer webs, which lie in the region of the screw holes and threaded holes for the clamping screws. In order to keep the outer webs in the circumferential direction narrow even with such a configuration, the outer recesses cover with their radially inwardly offset ends, the screw holes and the threaded holes partially in the circumferential direction. Conveniently, the recesses are cut with the radially inwardly offset ends by laser beams or machined from the anchor plate. This results in simple means a high precision for the position of the recesses to each other and to corresponding areas of the pole rings of the clutch magnet or the brake magnet. Such precision is advantageous in order to be able to meet the required transmission values and reaction times and to keep manufacturing tolerances between different clutch-brake combinations of a system as low as possible.
Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, dass die dem Bremsmagneten zugeordnete Ankerplatte im stromlosen Zustand unter einer Vorspannung der Ringfeder, die eine besondere Federkennlinie aufweist, an einem Polring des Bremsmagneten anliegt. Dadurch wird zum einen erreicht, dass die Ausgangswelle auch im stromlosen Zustand ihre Stellung zum Gehäuse beibehält und zum anderen besitzt die Ringfeder bei einer solchen Anordnung im Bremsfall eine sehr geringe Durchbiegung. Schließlich unterstützt die Ringfeder die Schaltkraft des Bremsmagneten, wodurch die Schaltzeit bis zum Stillstand der Abtriebswelle reduziert wird.According to a further embodiment of the invention, it is proposed that the armature plate associated with the brake magnet in the currentless state under a bias of the annular spring, which has a special spring characteristic, rests against a pole ring of the brake magnet. As a result, on the one hand ensures that the output shaft maintains its position to the housing in the de-energized state and, secondly, the annular spring has a very small deflection in such an arrangement in the case of braking. Finally, the annular spring supports the switching force of the brake magnet, causing the Switching time is reduced to standstill of the output shaft.
Weitere Vorteile ergeben sich aus der folgenden Zeichnungsbeschreibung. In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Die Zeichnung, die Beschreibung und die Ansprüche enthalten zahlreiche Merkmale in Kombination. Der Fachmann wird die Merkmale zweckmäßigerweise auch einzeln betrachten und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammenfassen.Further advantages emerge from the following description of the drawing. In the drawing, an embodiment of the invention is shown. The drawing, the description and the claims contain numerous features in combination. The person skilled in the art will expediently also consider the features individually and combine them into meaningful further combinations.
Es zeigen:Show it:
Die Figuren zeigen eine Kupplungs-Bremskombination
Die Ankerplatten
Die Ankerplatten
Die Polringe
Die Ringfeder
Die Laschen
Ferner besitzt der äußere Bereich
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- Kupplungs-BremskombinationClutch-brake combination
- 22
- Bremsmagnetbrake magnet
- 33
- Kupplungsmagnetclutch magnet
- 44
- Befestigungsflanschmounting flange
- 55
- Befestigungsflanschmounting flange
- 66
- Gewindebohrungthreaded hole
- 77
- MitnehmernabeDriving hub
- 88th
- Rotationsachseaxis of rotation
- 99
- RingfederRingfeder
- 1010
- Ankerplatteanchor plate
- 1111
- Ankerplatteanchor plate
- 1212
- Schraubescrew
- 1313
- Schraubenlochscrew hole
- 1414
- Gewindebohrungthreaded hole
- 1515
- Ansenkungcountersink
- 1616
- 1. durchfluteter Bereich1. flooded area
- 1717
- 2. durchfluteter Bereich2. flooded area
- 1818
- 3. durchfluteter Bereich3. flooded area
- 1919
- Aussparungrecess
- 2020
- Aussparungrecess
- 2121
- Verbindungsstegconnecting web
- 2222
- Verbindungsstegconnecting web
- 2323
- radial versetztes Enderadially offset end
- 2424
- Polringpole ring
- 2525
- Polringpole ring
- 2626
- IsolierzoneInsulating
- 2727
- Ringbereichring area
- 2828
- Durchflutungby flooding
- 2929
- Schraubenlochscrew hole
- 3030
- Schraubenlochscrew hole
- 3131
- Durchbruchbreakthrough
- 3232
- innerer Bereichinner area
- 3333
- ÜbergangsbereichTransition area
- 3434
- äußerer Bereichouter area
- 3535
- ZentralbereichCentral area
- 3636
- Stegweb
- 3737
- Lascheflap
- 3838
- Armpoor
- 3939
- Freiraumfree space
- 4040
- Ringbereichring area
- 4141
- schmalste Stellenarrowest point
- 4242
- innerer Kreisinner circle
- 4343
- äußerer Kreisouter circle
- 4444
- Innenkonturinner contour
Claims (9)
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