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Die
Erfindung betrifft eine Sicherheitsbremseinrichtung einer antreibbaren
Wickeltrommel eines Hebezeuges, welche bei überhöhter Senkgeschwindigkeit durch
einen konzentrisch mit der Wickeltrommel umlaufenden und mit dieser
reibschlüssig
verbundenen Bremsring ruckfrei zum Stillstand abgebremst wird, sobald
der an einer zylindrischen Bremsfläche des Hebezeuges anliegende
Bremsring blockiert wird sowie ein Arbeitsverfahren zum Einschleifen
der Sicherheitsbremse.
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Derartige
Einrichtungen sind bekannt und werden zum Beispiel als Sicherheitseinrichtung
in Form einer zweiten Bremse für
Seilwinden, Rolltorantriebe oder ähnliche Wickeleinrichtungen
eingesetzt, bei denen außer
der üblichen
Betriebsbremse, welche in der Regel auf der Motorwelle angeordnet
ist, eine von der Motorbremse unabhängig wirkende Sicherheitsbremseinrichtung
gefordert wird. Derartige Sicherheitsbremseinrichtung sollen beim
Versagen des Hubantriebes, zum Beispiel nach einem Zahnbruch im
Hubgetriebe, ein Abstürzen
der Last sicher verhindern, bzw. sollen deren ungewolltes Absacken nach
relativ kurzer Wegstrecke beenden.
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Eine
Sicherheitsbremse der eingangs beschriebenen Art ist beispielsweise
aus der deutschen Patentschrift
DE 31 37 523 C2 bekannt, sie dient der Absicherung
eines Hebezeuges und soll bei überhöhter Senkgeschwindigkeit
die Seiltrommel ruckarm abbremsen. Zu diesem Zweck ist am Umfang
der Seiltrommel im Bereich einer der beiden Stirnseiten eine zylindrische
Bremsfläche
ausgebildet, die von einem Bremsring umfasst wird. Der Bremsring
ist aus einzelnen Segmenten gebildet und an seinem Innenumfang mit
einem Bremsbelag versehen, der in seinem Anpressdruck einstellbar,
an die Bremsfläche anpressbar
ist. Im Betriebszustand des Hubwerkes wird der Bremsring über den
Bremsbelag reibschlüssig
mitgenommen und läuft
mit der Seiltrommel des Hubwerkes um. Am Außenumfang ist der Bremsring als
Ratsche ausgebildet, in deren Zähne
eine am Rahmen der Sicherheitseinrichtung befestigte fremdbetätigte Klinke
einrasten kann, die im Schadensfall des Hubwerkes den Bremsring
sofort blockiert. Da der Bremsring mit seinem Bremsbelag an der
Bremsfläche
reibschlüssig
anliegt, rutscht beim abrupten Blockieren des Bremsringes mittels
der Klinke zunächst
der Bremsbelag des blockierten Bremsringes auf der Bremsfläche etwas
durch, bis die Hubtrommel zum Stillstand gelangt. Das sanfte Abbremsen der
Seiltrommel setzt allerdings einen richtig eingestellten Anpressdruck
des Bremsbelags an die Bremsfläche
voraus.
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Um
den Anpressdruckes auf das erforderliche Bremsmoment zum Abbremsen
der Seiltrommel richtig einzustellen, ist es üblich, die Bremsbeläge unter Überlast
einzuschleifen. Zu diesem Zweck wird das Hubwerk zunächst komplett
zusammengebaut, so dass die Betriebsbedingungen des späteren Lastbetriebes
geschaffen werden können.
Der eigentliche Einschleifvorgang ist sehr zeitaufwändig, weil mehrere
Bremsvorgänge
unter Last durchgeführt werden
müssen
und das Trommelrohr der Wickeltrommel nach jedem Bremsvorgang auf
Umgebungstemperatur abgekühlt
werden muss. Durch diesen sich mehrfach wiederholenden Vorgang wird
der Fertigungsfluss der Hubwerke stark gestört, die Durchlaufzeiten in
der Endmontage des Hubwerkes werden erheblich verlängert, gemessen
an der Montage eines Hubwerkes ohne eine solche zusätzliche Sicherheitsbremse.
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Eine
gegenüber
dem vorstehend genannten Stand der Technik verbesserte Lösung ist
in dem deutschen Patent
DE
196 33 836 C1 beschriebenen. Bei dieser Lösung ist
die Trommel für
den Seilzug mit der Ausgangswelle des Hubgetriebes verbindbar. Die Ausgangswelle
ist mit einem Halsteil versehen, der als Bremsfläche für die Bremsbacken der Sicherheitsbremse
dient. Auch bei dieser Lösung
sind Sperrmittel zur Arretierung der auf einem Bremsring sitzenden
Bremsbacken vorgesehen, die entweder unmittelbar oder mittelbar
am Rahmen befestigt sind, wie eingangs beschrieben.
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Da
die Bremsfläche
für die
Bremsbacken der Sicherheitsbremse unmittelbar und baueinheitlich
mit der Ausgangswelle des Hubgetriebes vereinigt ist, kann die Sicherheitsbremse
nach ihrem Zusammenbau mit dem Hubgetriebe eingestellt und geprüft werden,
ohne das Hubwerk vollständig
mit der Seiltrommel aufrüsten
zu müssen.
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Wenn
diese Lösung
auch bereits gegenüber dem
eingangs geschilderten Stand der Technik eine Verbesserung darstellt,
so haftet ihr dennoch der Nachteil an, dass zum Einschleifen und
Einstellen der Sicherheitsbremse das Hubgetriebe benötigt wird,
das stark belastet wird, weil das zum Einschleifen einzustellende
Bremsmoment gewöhnlich
weit über
dem Lastmoment des Hubgetriebes liegt. Ein weiterer Nachteil der
bekannten Lösung
besteht darin, dass die einstückig
ausgebildete Abtriebswelle des Hubgetriebes zur Aufnahme der Seiltrommel
an deren Stirnseite einen sehr großen Durchmesser aufweisen muss.
Da die Abtriebswelle des Hubgetriebes aus hochfestem Material bestehen
muss, ist diese Lösung
sehr kostenintensiv.
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Ausgehend
von dem vorstehend geschilderten Stand der Technik liegt der Erfindung
die Aufgabe zu Grunde, eine Sicherheitsbremseinrichtung der gattungsgemäßen Art
so zu gestalten, dass mit geringem Aufwand an Material und Kosten
das Einschleifen und Einstellen des für den Abschaltfall der Wickeltrommel
notwendigen Bremsmomentes vom übrigen
Fertigungsablauf des Hubwerkes losgelöst, vor der Montage des kompletten
Hubwerkes erfolgen kann.
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Zur
Lösung
der Aufgabe wird erfindungsgemäß vorgeschlagen,
dass die Bremsfläche
für den Bremsring
am Außenumfang
einer eine Abtriebswelle eines Hubgetriebes und eine Wickeltrommel
konzentrisch verbindenden drehstarren Kupplung vorgesehen ist, an
welche die Abtriebswelle und Wickeltrommel lösbar angeschlossen sind. Da
bei der Erfindung im Gegensatz zu den vorgenannten Lösungen die
Bremsfläche
an einem vollkommen separaten, zwischen Abtriebswelle und Wickeltrommel lösbar vorgesehenen
Bauteil angeordnet ist, wird es möglich, den Einschleifvorgang
unabhängig
von der Wickeltrommel und auch von der Abtriebswelle vor der Endmontage
der Abtriebswelle durchzuführen, so
dass es zu keiner Zusatzbelastung des Hubgetriebes kommt. Der Fertigungsfluss
und die Montage werden durch die Einstell- und Prüfvorgänge nicht behindert,
die Kupplung ist kostengünstiger
herzustellen, als eine aufwändige
Antriebswelle wie beim Stand der Technik.
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Die
erfindungsgemäße Sicherheitsbremse gestattet
durch ihren konstruktiven Aufbau ein Arbeitsverfahren zum Einschleifen
des Bremsringes, das dadurch gekennzeichnet ist, dass vor der Montage
der Sicherheitsbremseinrichtung die Kupplung, zusammen mit dem aufgesetzten
einzuschleifenden Bremsring, in einer das Hubwerk simulierenden
Vorrichtung geprüft
und auf das erforderliche Reibmoment eingestellt wird.
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In
einer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die mindestens
im Bereich der Bremsfläche
zylindrisch ausgebildete Kupplung einerseits über eine konzentrische Nabe
mit der Abtriebswelle des Hubgetriebes und andererseits an ihrem
der Bremsfläche
benachbarten Außenumfang
mit der Wickeltrommel verbunden ist. Als einfaches, zwischen dem
Hubgetriebe und der Wickeltrommel eingesetztes Bauteil kann die
Kupplung unabhängig
von unterschiedlichen Übersetzungen
des Hubgetriebes und auch unabhängig
von der Ausführung
der Wickeltrommel vorbereitet und eingerichtet werden, das Einschleifen
und Einrichten kann Kosten sparend in eigens dafür geschaffenen Vorrichtungen
erfolgen, und zwar in wirtschaftlich sinnvollen Losgrößen und unabhängig von
der jeweiligen Auftragssituation des gesamten Hubwerkes. Die so
vorgefertigten Kupplungen mit Bremseinrichtung können unabhängig von den übrigen Hubwerksteilen
gefertigt, bevorratet oder versandt werden.
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In
einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass
die Nabe und die Ausgangswelle des Hubgetriebes über korrespondierende Drehmitnahmen
verbunden sind. Somit lässt
sich die Kupplung zur Übertragung
des Antriebsdrehmomentes einfach auf die Abtriebswelle aufstecken, nachdem
außerhalb
des Hubwerkes der Bremsring auf der Bremsfläche der Kupplung eingeschliffen
und das richtige Bremsmoment eingestellt worden ist.
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Vorzugsweise
ist die Drehmitnahme als Keil- oder Zahnwellenverbindung ausgebildet.
Mit solchen Welle-Nabe-Verbindungen lassen sich Drehmomente in wechselnden
Richtungen bekanntlich sehr gut übertragen.
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Um
die an ihrem Außenumfang
die Wickeltrommel tragende Kupplung, sicher und zentriert abzustützen, ist
nach einem weiteren Merkmal der Erfindung vorgesehen, dass ein der
Drehmitnahme benachbarter Bereich der Nabe mit einem sich auf der
Abtriebswelle des Hubgetriebes abstützenden Zentrierteil versehen
ist. Die Abtriebswelle ist entsprechend mit einem Wellenbund versehen,
der den Zentrierteil der Nabe trägt.
Auf diese Weise wird nicht nur das zentrische Umlaufen der Kupplung
sichergestellt, gleichzeitig wird ein großer Teil des Eigengewichts
der Kupplung und der Wickeltrommel in die stabile Abtriebswelle
des Hubgetriebes eingeleitet.
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Als
besonders günstig
wird es empfunden, wenn nach einem anderen Merkmal der Erfindung die
Kupplung topfförmig
gestaltet ist und die Abtriebswelle des Hubgetriebes mit radialem
Abstand umgreift, wobei mindestens der sich auf der Abtriebswelle
abstützenden
Zentrierteil der Nabe in die Wickeltrommel hineinreicht. Auf diese
Weise wird die Eigenlast der Wickeltrommel nahe ihrem Schwerpunkt
in die Ausgangswelle des Hubgetriebes geleitet.
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Vorzugsweise
ist der Bremsring auf dem der Wickeltrommel abgewandten Bereich
des Außenumfanges
der Kupplung aufgesetzt und mittels der an dem Gehäuse der Sicherheitsbremseinrichtung
festgelegten Blockiervorrichtung blockierbar. Die Blockiervorrichtung
kann beliebig ausgestaltet sein, bevorzugt wird die aus dem Stand
der Technik bekannte Klinke verwendet, die in eine mit Verzahnungen
am Außenumfang
des Bremsringes ausgebildete Ratsche einhakt.
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Zur
Befestigung der Wickeltrommel an der erfindungsgemäßen Kupplung
ist vorgesehen, dass jeweils am Umfang der Wickeltrommel und der
Kupplung verteilt, einander gegenüberliegende Ausnehmungen vorgesehen
sind, in die Kuppelelemente zum Verbinden der Wickeltrommel mit
der Kupplung einsetzbar sind.
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Die
Vorteile der Erfindung liegen auf der Hand. Sie bestehen insbesondere
darin, dass durch das Einrichten und Einschleifen der Sicherheitsbremse
auf dem separaten Bauteil der Kupplung der Fertigungsfluss und die
Montage des Hubwerkes nicht mehr behindert werden. Darüber hinaus
ermöglicht die
konstruktive Trennung der Bremsfläche, sowohl von der Wickeltrommel
als auch von der Getriebeabtriebswelle, den universellen Einsatz
der die Bremsfläche
aufnehmende Kupplungen in den verschiedensten Bremseinrichtungen.
Sowohl die Antriebs- als auch die Abtriebsseite der Kupplungen können individuell
an die jeweilige Antriebssituation von Hubgetriebe und Wickeltrommel
angepasst werden.
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Kupplungen
mit Bremseinrichtungen können lagermäßig bevorratet
werden.
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Eine
typisches Ausführungsbeispiel
der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird nachfolgend
beschrieben. Es zeigen:
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1 eine
Gesamtansicht eines Hubwerkes nach der Erfindung in schematischer
Darstellung,
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2 einen
Schnitt durch das Hubwerk nach 1 entlang
der Schnittlinie A-B
und
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3 einen
vergrößerten Teilschnitt
durch die erfindungsgemäße Kupplung.
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In 1 ist
in schematischer Darstellung ein Hubwerk gezeichnet, in das eine
erfindungsgemäße Sicherheitsbremse
eingebaut ist. Das Hubwerk besteht vereinfacht aus den beiden Rahmenteilen 1 und 2,
die über
Verbindungsstangen 5, 6 und 7 miteinander
verbunden sind, von denen in 1 nur die
Verbindungsstange 7 zu erkennen ist. Die Rahmenteile 1 und 2 lagern
die Wickeltrommel 8, die über das Drahtseil 9 Lasten
heben und senken kann. Der Drehantrieb der Wickeltrommel 8 erfolgt über einen Motor 4,
der die (hier nicht dargestellte) Eingangswelle des Hubgetriebes 3,
welches im Rahmenteil 2 eingebaut ist, antreibt. Zwischen
dem Hubgetriebe 3 und der Wickeltrommel 8 ist
die Bremseinrichtung 11 erkennbar, die an den beiden Verbindungsstangen 5 und 6 abgestützt und
somit indirekt mit dem feststehenden Rahmenteil 2 verbunden
ist.
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Die
Bremseinrichtung 11 selbst besteht, wie später noch
(2) beschrieben wird, aus dem Bremsring 12 mit
dem Bremsbelag 24, der an eine Bremsfläche 23 andrückbar ist.
Außerdem
gehört
zu der Bremseinrichtung 11 eine Vorrichtung zum Blockieren
des Bremsringes 12, die im Folgenden anhand der 2 beschrieben
wird.
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Die 2 zeigt
einen Querschnitt durch das Hubwerk entlang der Schnittlinie A-B
in 1, so dass die Einzelheiten der Sicherheitsbremseinrichtung
erkennbar werden. Auf dem geschnitten gezeichneten Trommelrohr 8a der
Wickeltrommel 8 ist der Bremsring 12 erkennbar,
der an seinem Umfang mit gleichmäßig verteilten
Zähnen
einer Ratsche 13 versehen ist, in die als Blockiervorrichtung
die Klinke 14 einrasten und dadurch den Bremsring 12 gegenüber dem
Rahmenteil 2 festsetzen kann. In der Zeichnungsfigur ist
die Klinke 14 in ihrer eingerasteten Position dargestellt,
in der ihre Spitze 14a einen der Zähne der Ratsche 13 des
Bremsringes 12 blockiert und dadurch die Wickeltrommel 8 am
Drehen hindert.
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Erkennbar
in
2 ist die Klinke
14 auf dem Bolzen
16 innerhalb
der beiden Lagerbleche
17 verschwenkbar gelagert, die ihrerseits
an den Verbindungsstangen
5 und
6 befestigt sind.
Die Klinke
14 wird im Betrieb des Hubwerkes von einer auf
Zug beanspruchten Feder in einer Stellung gehalten, in der die Spitze
14a außerhalb
des Hüllkreises
des Bremsringes
12 positioniert ist und bleibt, solange
die zulässige
Höchstdrehzahl
der Wickeltrommel
8 im Betrieb nicht überschritten wird. Damit sich
die Klinke
14 in einem Schadensfall mit ihrer Spitze
14a in
die Ratsche
13 bewegt, ist sie als zweiarmiger Hebel ausgebildet,
an dessen der Spitze
14a abgewandtem Ende eine Rolle
14b gelagert
ist, die auf einer (in der Zeichnung nicht erkennbaren) Kurvenscheibe
abrollt. Die Kurvenscheibe ist so geformt, dass bei einem Schaden
am Hubgetriebe, dann wenn sich durch eine deutliche Erhöhung der
Drehzahl der Wickeltrommel
8 über einen zulässigen Wert
hinaus ein Abstürzen der
Last ankündigt,
die Rolle
14b hoch gedrückt
wird, mit der Folge, dass die Klinke
14 um den Bolzen
16 verschwenkt
und mit ihrer Spitze
14a hinter einen Zahn der Ratsche
13 gedrückt wird.
Der Bremsring
12 blockiert dadurch sofort. Dieser Vorgang
ist, mit weiteren Einzelheiten zur Funktion und Bauweise der Bremseinrichtung
11,
in der deutschen Patentschrift
DE 31 37 523 C2 beschrieben auf die hier
verwiesen wird.
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Da
ein abruptes Einfallen der Klinke 14 in einen Zahn der
Ratsche 13 den Bremsring 12 sofort verzögerungsfrei
blockiert, würden
das Hubwerk und/oder die Last Schaden nehmen, wenn nicht sichergestellt
würde,
dass die Wickeltrommel 8 mit der Last ruckfrei abgebremst
wird. Um das zu erreichen, ist der vorstehend beschriebene Bremsring 12 reibschlüssig zwischen
Hubgetriebe 3 und Wickeltrommel 8 eingesetzt (3).
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Ein
sanftes, aber trotzdem möglichst
schnelles Abbremsen der Wickeltrommel ist aber nur dann zu erreichen,
wenn der Bremsbelag 24 des Bremsringes 12 mit
exakt definierter Anpresskraft (Bremskraft) auf die Bremsfläche 23 gepresst
wird, um sicher zu stellen, dass die Bremsverzögerung stets groß genug
ist, um die Wickeltrommel auf kurzem Weg zum Halten zu bringen.
Das erreicht man nur, wenn, wie eingangs bereits hervorgehoben,
der Bremsring 12 in Bezug auf die Bremsfläche 23 genaustens
eingeschliffen, ausprobiert und vorbereitet wird, bevor das Hubwerk
zum Einsatz kommt.
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Die
Erfindung schlägt
eine starre Kupplung 10 zwischen dem Hubgetriebe 3 und
der Wickeltrommel 8 vor, die nachfolgend anhand der 3 näher beschrieben
wird.
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In 3 ist
ein Teilbereich des Hubwerkes in einer vergrößerten Darstellung im Schnitt
gezeigt. Das Hubgetriebe, dass im Rahmenteil 2 angeordnet ist,
ist bei 3 nur angedeutet. Von ihm ist lediglich die für das Verständnis der
Erfindung wichtige Abtriebswelle 21 dargestellt, auf die
die starre Kupplung 10 mit ihrer Nabe 15, in der
eine Drehmitnahme 10a (Keilverzahnung) vorgesehen ist,
aufgesteckt und gesichert ist. Über
die Drehmitnahme 10a wird die Kupplung 10 angetrieben
und mitgenommen, sobald die Abtriebswelle 21 des Hubgetriebes 3 vom
Motor 4 (1) in Drehung versetzt wird.
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Wie
bei 10b erkennbar, ist seitlich neben der Drehmitnahme 10a auf
der Abtriebswelle 21 ein Zentriersitz angearbeitet, auf
dem sich ein verbreiterter Innenumfangsbereich der Nabe 15 der
Kupplung 10, diese stabilisierend, abstützt. Der äußere Umfang 20 der
Kupplung 10 erstreckt sich glockenförmig in Richtung des Getriebe 3 über die
Abtriebswelle 21 und umgreift diese konzentrisch. In diesem
Bereich, am äußeren Umfang 20 der
Kupplung 10, ist ebenfalls konzentrisch zur Abtriebswelle 21 die
Bremsfläche 23 ausgebildet,
die in bekannter Weise von dem Bremsring 12 umgriffen wird.
Der Bremsring 12 ist an seinem Innenumfang mit dem Bremsbelag 24 versehen,
der mit einstellbarem Anpressdruck gegen die an der Kupplung 10 ausgebildete
Bremsfläche 23 gepresst
wird. Damit keine Feuchtigkeit und kein Schmutz zwischen Bremsfläche 23 und
Bremsbelag 24 gelangt, sind beidseitig der Bremsfläche 23 zwischen
Bremsring 12 und Kupplung 10 Dichtungen 19 vorgesehen,
die den Spalt zwischen den Bauteilen abdichten.
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In
dem dem Hubgetriebe 3 abgewandten Bereich des äußeren Umfangs 20 der
Kupplung 10 ist, ebenfalls konzentrisch zur Abtriebswelle 21,
das Trommelrohr 8a der Wickeltrommel 8 befestigt.
Zu diesem Zweck sind das Trommelrohr 8a und die Kupplung 10 mit
einander gegenüberliegenden Durchbrüchen 18 versehen,
durch die hindurch Kuppelelemente 22 gestreckt sind, welche
Kupplung 10 und Wickeltrommel 8 miteinander verbinden.
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Da
die Kupplung 10 sowohl mit der Abtriebswelle 21 des
Hubgetriebes 3 (über
die Drehmitnahme 10a), wie auch mit der Wickeltrommel 8 (über die Kuppelelemente 22)
lösbar
verbunden ist, kann sie von der Abtriebswelle 21 abgezogen
werden, und die Wickeltrommel 8 lässt sich von der Kupplung 10 abnehmen.
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Weil
die Bremsfläche 23,
anders als beim Stand der Technik, weder an der Wickeltrommel 10 selbst
ausgebildet ist, noch an festen Teilen des Hubgetriebes 3 vorgesehen
ist, sondern erfindungsgemäß an der
von beiden Teilen loslösbaren
Kupplung 10 angeordnet ist, kann diese auch als separates Bauteil
benutzt werden. Das ermöglicht
das Einschleifen des aufgesetzten Bremsringes 12 vor der Montage
des kompletten Hubwerkes. Die Kupplung 10 kann zu diesem
Zweck beispielsweise mit der in ihrer Nabe 15 vorgesehenen
Drehmitnahme 10a auf eine korrespondierende Vielkeilwelle
einer speziell hergerichteten Vorrichtung aufgeschoben werden, in der
der Schadensfall des Hubwerkes simuliert werden kann. Auf diese
Weise kann der Bremsring 12 eingestellt und angepasst werden,
ohne dass die Fertigung des Hubwerkes behindert wird und ohne dass
das Hubgetriebe durch übermäßige Belastungen
im Probebetrieb geschädigt
wird. Sobald der Bremsringes 12 mit dem optimal eingestellten
Anpressdruck auf der Bremsfläche 23 der
Kupplung 10 aufsitzt, kann die Kupplung 10 zusammen
mit dem Bremsring 12 unmittelbar in das Hubwerk eingebaut werden
und dabei mit der Abtriebswelle 21 des Hubgetriebes 3 sowie
mit der Wickeltrommel 8 einsatzbereit verbunden werden,
oder aber bis zur Verwendung zwischengelagert und bevorratet werden.
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- 1
- Rahmenteil
- 2
- Rahmenteil
- 3
- Hubgetriebe
- 4
- Motor
- 5
- Verbindungsstange
- 6
- Verbindungsstange
- 7
- Verbindungsstange
- 8
- Wickeltrommel
- 8a
- Trommelrohr
- 9
- Drahtseil
- 10
- Kupplung
- 10a
- Drehmitnahme
- 10b
- Zentrierteil
- 11
- Bremseeinrichtung
- 12
- Bremsring
- 13
- Ratsche
- 14
- Klinke
- 14a
- Spitze
der Klinke
- 15
- Nabe
- 16
- Bolzen
- 17
- Lagerbleche
- 18
- Durchbrüche
- 19
- Dichtung
- 20
- Außenumfang
- 21
- Abtriebswelle
- 22
- Kuppelelement
- 23
- Bremsfläche
- 24
- Bremsbelag