-
Die
Erfindung bezieht sich auf eine Maschinenanlage mit einer vertikalen
Linearführung
zur Bewegung von Lasten entlang einer Führungsschiene und einem an
der Last befestigten Gegengewicht zum Halten der Last in einer Position
und einem an der Führungsschiene
angeordneten und mit der Last verbundenen Bremselement, umfassend
eine Anzahl von Klemmkörpern
und ihnen zugeordnete Bremsbacken, wobei die Bremsbacken im Bremsfall
in einen reibschlüssigen
Kontakt mit der Führungsschiene
gebracht werden können.
-
Vertikale
Linearführungen
kommen im Maschinenbau beispielsweise bei Schiebetüren von
Maschineneinhausungen oder bei Querarmen von Messmaschinen zum Einsatz.
In diesen Fallen wird die Tür
bzw. der Querarm entlang einer Linearführung bewegt und kann somit
im Falle des Querarms in eine für
den Arbeiter optimale vertikale Position geschoben werden. Zur Vermeidung,
dass die Tür
oder der Querarm durch ihr Eigengewicht selbstständig nach unten fallen bzw.
fahren, ist in solchen System ein Gewichtsausgleich unerlässlich.
Dieser Gewichtsausgleich wird üblicherweise
mit einem Seil oder einer Kette über
Umlenkrollen an der Maschinenkomponente befestigt.
-
Wenn
nun das Seil oder die Kette infolge von Materialermüdung, Abnutzung
durch Reibung an den Umlenkrollen, Überlastung bei falscher Auslegung oder
sonstigen Gründen
abreißt,
fällt die
Tür bzw.
der Querarm und das Gegengewicht nach unten. Das Gegengewicht befindet
sich üblicherweise
an einer unzugänglichen
Stelle unter der Maschineneinhausung wodurch es keinen großen Schaden
anrichten kann. Die Tür
bzw. der Querarm dagegen können
unmittelbar durch Personen bedient werden, wodurch ein abruptes
Fallen dieser Maschinenkomponenten eine besonders hohe Gefahr darstellt.
Diese Maschinenkomponenten müssen
daher mittels einer Seilbruchsicherung abgefangen werden, um den
Arbeiter vor Verletzungen zu schützen
und größere Beschädigungen
zu vermeiden. In Messmaschinen wird dies beispielsweise gelöst, indem
die Seilspannung mit einem Sensor oder Hebel gemessen wird und im Falle
eines Nachlassens der Spannung ein Pneumatikventil geöffnet wird,
wodurch ein oder mehrere Bremszylinder aktiviert werden.
-
Eine
derartige Anordnung ist aber in kleineren Maschinenanlagen, so zum
Beispiel auch in Schiebetüren
von Maschineneinhausungen, aufgrund des fehlenden Platzes kaum zu
realisieren. Außerdem
führen
die Reaktionszeiten bei der Messung der Spannung, der Öffnung des
Pneumatikventils und der Aktivierung der Bremszylinder zu einer
Verzögerung
der Bremswirkung. Gerade dies ist aber bei Bremssystemen, die zum
Personenschutz eingesetzt werden nicht zu verantworten.
-
Der
Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Bremselement für vertikale
Linearführungen
zu entwickeln, welches bei gleichzeitig kompakt gehaltenen Abmessungen
selbsttätig
einen besonderes schnellen und hohen Personen- und Materialschutz
liefert.
-
Diese
Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst, indem
eine Öffnung
des Bremselements durch die Zugkraft des Gegengewichts geschieht,
wobei zur Kraftübertragung
auf die Klemmkörper
Freischalthebel vorgesehen sind.
-
Die
Erfindung geht dabei von der Überlegung aus,
dass eine Verringerung der Bremszeit und damit eine Verkürzung des
Bremsweges durch die Vermeidung von Anschlüssen von externen Energiezuführungen
zur Kraftübertragung
realisiert werden könne. Da
bei der Verwendung von externen Anschlüssen zur Steuerung bzw. zum
Auslösen
der Bremswirkung zum einen eine Verzögerung der Bremswirkung und zum
anderen eine Erhöhung
der Fehler- bzw. Störanfälligkeit
des Bremssystems durch die zusätzlichen Komponenten
auftritt. Eine Reduzierung der Fehler- bzw. Störanfälligkeit soll dabei durch eine
rein mechanische Bauweise des Bremselementes realisiert werden.
Zur Vermeidung von derartigen Anschlüssen sollen dabei die im System
vorhandenen Kraftkomponenten ausgenutzt werden. Zwei dieser Kraftkomponenten
sind dabei die Zugkraft der Last und die dazu entgegengerichtete
Zugkraft des Gegengewichts. Da das Bremselement die Last bremsen
bzw. klemmen soll, wenn das Gegengewicht abreißt und damit die Zugkraft des
Gegengewichtes wegfällt,
ist das Bremselement derart ausgebildet, dass es bei anliegender
Zugkraft geöffnet
ist. Dies ist durch entsprechende Freischalthebel möglich, die
durch die anliegende Zugkraft des Gegengewichts, die Bremsbacken
in einen geöffneten
Zustand schieben.
-
Im
Bremsfall, dies bedeutet bei Abriss des Gegengewichts und damit
Wegfall der Ausgleichskraft, werden in besonders vorteilhafter Ausgestaltung
die Klemmkörper
durch vorgespannte Federn aus ihrer Freischaltposition in eine Brems-
bzw. Klemmposition geschoben. Es ist dabei ebenfalls denkbar, dass
das Gegengewicht ein Pneumatik- bzw. Hydraulikzylinder sein kann,
der entsprechend der Position der Last gesteuert wird. Auch eine
feste Verankerung an einer motorbetriebenen Winde ist dabei möglich.
-
Für eine möglichst
kompakte und sichere Bauweise sind die Klemmkörper und/oder die dem Klemmkörper zugeordneten
Innenflächen
des Gehäuses
in vorteilhafter Ausführung
keilförmig
ausgebildet. Dies führt
dazu, dass bei einem Wegfall der Zugkraft die Klemmkörper durch
die Federkraft parallel zur Führungsschiene
bewegt werden, was gleichzeitig durch die keilförmige Ausgestaltung auch eine Verschiebung
der Klemmkörper
und den ihnen zugeordneten Bremsbacken in Richtung senkrecht zur Führungsschiene
hin bedeutet, wodurch im Bremsfall ein reibschlüssiger Kontakt zwischen den
Bremsbacken und der Führungsschiene
entsteht.
-
Um
die im System vorhandene Zugkraft des Gegengewichts auszunutzen
ist in bevorzugter Ausführung
eine Zuglasche vorgesehen an die das Gegengewicht befestigt wird.
Die Zuglasche ist dabei derart ausgestaltet, dass sie die Freischalthebel
in der geöffneten
Position hält,
so lange die Zugkraft des Gegengewichts anliegt.
-
Die
mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin,
dass durch das Freischalten des Bremselementes mit Hilfe des Gegengewichtes
eine Bremswirkung erzielt wird, sobald das Gegengewicht an einer
Bruchstelle der Verbindungsschiene oder des Verbindungsseils abreißt. Eine
Verzögerung
der Bremswirkung, wie sie bei einer Kraftübertragung durch externe Anschlüsse entsteht,
wird dadurch vermieden. Durch die gezielte Orientierung des Bremselements
zu Lastrichtung an der Linearführung
und der keilförmigen
Ausbildung der Klemmkörper
und der Innenflächen
des Gehäuses
bewirkt das Eigengewicht der zu bremsenden Masse eine zusätzliche
Verstärkung
der Haltekraft.
-
Ein
Ausführungsbeispiel
der Erfindung wird anhand einer Zeichnung näher erläutert. Darin zeigen:
-
1 Ausschnitt
einer Maschinenanlage,
-
2 einen
Querschnitt durch ein Bremselement,
-
3 einen
Längsschnitt
durch ein Bremselement im geöffneten
Zustand,
-
4 einen
Längsschnitt
durch ein Bremselement im geschlossenen Zustand,
-
5 einen
Längschnitt
durch ein Bremselement.
-
Gleich
Teile sind in allen Figuren mit den selben Bezugszeichen versehen.
-
Die
Maschinenanlage 1 gemäß 1 verfügt über eine
vertikale Linearführungsschiene 2 an welcher
eine Tür 4 verschiebbar
befestigt ist. Diese Tür 4 ist
dabei nur beispielhaft gezeichnet, da es sich prinzipiell um jede
mögliche
Last, welche entlang einer vertikalen Führungsschiene 2 bewegbar
ausgebildet ist, handeln kann. So kann es sich anstelle der Tür 4 zum
Beispiel auch um einen Werkzeugarm zur Bearbeitung oder Überwachung
von Fertigungsschritten handeln. Zum Halten der Tür 4 in
einer bestimmten vertikalen Position verfügt die Maschinenanlage 1 über ein
Gegengewicht 6, welches in der Regel mittels eines über eine
oder mehrere Rollen 8 geführten Seils 10 mit
der Tür 4 verbunden
ist und somit die auf die Tür 4 einwirkende
Gewichtskraft ausgleicht. Das Seil 10 kann dabei auch in
Form einer Kette oder eines (Zahn-)Riemens ausgebildet sein. Sollte
dieses Seil 10 abreißen
und somit die ausgleichende Gegenkraft abrupt wegfallen, entsteht
durch die fallende Tür 4 oder
den fallenden Werkzeugarm zum einen eine Gefahr für den Arbeiter
an der Maschinenanlage 1 und zum anderen auch die Gefahr von
Beschädigungen
und damit Betriebsausfällen
für die
gesamte Maschinenanlage 1. Aus diesen Gründen verfügt die Maschinenanlage 1 über ein
Bremselement 12, welches im Notfall die fallende Tür 4 abbremst
und an der Führungsschiene 2 halt.
-
Im
Ausführungsbeispiel
nach 2 ist das Bremselement 12 im Querschnitt
dargestellt. Das Bremselement 12 ist dabei im Wesentlichen
U-förmig ausgebildet
und umschließt
die Führungsschiene 2. Zur
Bremsung bzw. Klemmung der fallenden Last an der Führungsschiene 2 ist
im Gehäuse 14 des
Bremselements 12 ein Klemmkörper 16 vorgesehen,
der ebenfalls im Wesentlichen U-förmig die Führungsschiene umschließt. Dieser
Klemmkörper 16 ist
im Ausführungsbeispiel
nach 2 einteilig ausgeführt kann allerdings auch mehrteilig,
insbesondere zwei getrennte und auf beiden Seiten der Führungsschiene 2 angeordnete
Teile, ausgeführt
sein. Dem Klemmkörper 16 sind
auf beiden Seiten und der Führungsschiene 2 zugewandt
Bremsbacken 18 zugeordnet. Diese Bremsbacken 18 treten
im Bremsfall mit der Führungsschiene 2 in
reibschlüssigen
Kontakt und bremsen bzw. klemmen somit die Last an der Führungsschiene 2.
Zur Positionierung des Klemmkörpers 16 im
Gehäuse 14 des
Bremselements 12 sind Längsachsen 20 vorgesehen,
entlang derer der Klemmkörper 12 in
vertikaler Richtung verschiebbar angeordnet ist. Der Klemmkörper 16 ist über Zylinderstifte 26 mit
Freischalthebeln 24 verbunden.
-
In 3 ist
ein Ausführungsbeispiel
eines derartigen Bremselements 12 im Längsschnitt gezeigt. Die Schnittebene
ist dabei in der zugeordneten Querschnittszeichnung des Bremselements 12 dargestellt.
Das Bremselement 12 ist dabei an der nicht dargestellten
Last befestigt und kann im geöffneten Zustand
zusammen mit der Last entlang der Führungsschiene 2 verschoben
werden. Die Öffnung
des Bremselements 12 geschieht dabei über das über Rollen an einer Zuglasche 22 befestigte
Gegengewicht. Das Bremselement 12 ist somit im geöffneten Zustand
so lange die Gewichtskraft des Gegengewichts an der Zuglasche 22 und
damit dem Bremselement 12 anliegt.
-
Die
folgenden relativen Positionsangaben beziehen sich immer auf die
Richtung der Kraftkomponente des Gegengewichts und damit entgegengesetzt
zur Richtung der Kraftkomponente des Gewichts der Last. Damit bedeutet
oben bzw. oberhalb in den folgenden Figuren in Richtung des Gegengewichts
und unten bzw. unterhalb in Richtung der Last. Dies entspricht der
Anordnung des Bremselements im Betriebszustand.
-
Die
Zuglasche 22 des Bremselements 12 ist T-förmig ausgebildet,
wobei die Zuglasche 22 derart im Bremselement 12 angeordnet
ist, dass sich der T-Balken der Zuglasche 22 unten befindet
und der T-Steg nach oben verläuft.
Oberhalb der beiden Seiten des T-Balkens liegen jeweils Freischalthebel 24 an,
die mit dem T-Balken
der Zuglasche 22 und Ausformungen des Gehäuses 14 in
Kontakt stehen. Die Freischalthebel 24 sind dabei über Zylinderstifte 26 als
Achsen mit dem Klemmkörper 16 verbunden.
-
Im
geöffneten
Zustand wirken daher auf die Freischalthebel 24 zum einen
eine Kraftkomponente des Gegenwichts, welche durch die Zuglasche
auf die Freischalthebel 24 übertragen wird und zum anderen
eine Kraftkomponente der Last und des Eigengewichts des Bremselements,
welche durch die Ausformung des Gehäuses auf die Freischalthebel 24 übertragen
werden. Die Freischalthebel 24 sind dabei so positioniert,
dass sie bei dem beschriebenen Kräftegleichgewicht horizontal
bzw. senkrecht zur Führungsschiene
liegen. Der mit den Freischalthebeln 24 verbundene Klemmkörper 16 ist
in dieser Position der Freischalthebel 24 in einem geöffneten
Zustand. Die Bremsbacken liegen demnach nicht an der Führungsschiene
an.
-
Im
Ausführungsbeispiel
nach 4 wird ein Bremselement 12 im geschlossenen
Zustand, d. h. im Bremsfall, im Längsschnitt gezeigt. Die Schnittebene
entspricht dabei der aus 3. Der Bremsfall liegt dabei
vor, wenn das Seil des Gegengewichts abreißt und die Gefahr besteht,
dass die Last einen Arbeiter an der Maschinenanlage verletzt oder
die Maschinenanlage selbst beschädigt.
In diesem Fall fällt die
nach oben gerichtete Kraftkomponente der Gewichtskraft des Gegengewichts
weg. Die Freischalthebel 24 werden daher durch vorgespannte
Federelemente 28, die an dem Klemmkörper 16 anliegen,
in eine Ausnehmung des Gehäuses 14 geschoben. Durch
diese Bewegung der Freischalthebel 24 wird der mit ihnen
verbundene Klemmkörper 16 nach oben
geschoben. Die Federelemente 28 werden daher so eingestellt,
dass die Federkraft nicht so groß ist, so dass der Klemmkörper 16 auch
ohne Abriss des Gegengewichts in die Bremsposition geschoben wird
und nicht zu klein ist, so dass die Federelemente 28 nicht
in der Lage sind, die Bremswirkung auszulösen.
-
In 5 ist
ein Bremselement 12 im Längschnitt dargestellt. Die
Schnittebene ist dabei wieder in der zugeordneten Querschnittszeichnung
des Bremselements 12 dargestellt. Wie im Ausführungsbeispiel
nach 5 dargestellt ist, wird der Klemmkörper 16 im
Bremsfall entlang der Längsachse 20 nach
oben geschoben. Dabei ist der Klemmkörper 16 und die seitliche
Innenwand des Gehäuses 14 keilförmig ausgebildet,
wodurch neben der vertikalen Bewegung des Klemmkörpers 16 auch eine
horizontale Bewegung der zugeordneten Bremsbacken 18 in Richtung
der Führungsschiene 2 erfolgt.
Der dadurch erreichte reibschlüssige Kontakt
zwischen den Bremsbacken 18 und der Führungsschiene 2 führt zu einer
Bremsung bzw. Klemmung der Last an der Führungsschiene 2. Durch
die Gewichtskraft der Last ist das Bremselement 12 auch
nach dem Auslösen
der Bremswirkung durch die Federelemente 28 bei Wegfall
der Kraftkomponente des Gegengewichts weiter in der Lage die Last
zu halten. Dabei wird die Steifigkeit des Gehäuses 14 im Gegensatz
zur eher flexiblen und elastischen Ausgestaltung des Klemmkörpers 16 ausgenutzt.
Der Klemmkörper 16 kann
sich dadurch am Gehäuse 14 abstützen und
die Last an der Führungsschiene 2 besonders
zuverlässig
halten.
-
Eine
Last, beispielsweise eine Schiebetür oder ein Schwenkarm einer
Maschinenanlage 1, die entlang einer Führungsschiene 2 bewegt
werden kann und über
ein Gegengewicht 6 gesichert ist, kann durch das beschriebene
Bremselement 12 besonders schnell und sicher gebremst werden,
wenn das Gegengewicht 6 abreißt. Durch die konsequente Nutzung
von rein mechanischen Bauelementen ist dieses Bremselement dabei
besonders sicher und durch die Vermeidung von externen Anschlüssen zur Kraftübertragung
wird die Reaktions- und damit auch Bremszeit möglichst gering gehalten. Das
Bremselement 12 kann somit besonders hohe Sicherheitsvorgaben,
wie sie im Personenschutz regelmäßig gefordert
werden, erfüllen.
-
Bezugszeichenliste
-
- 1
- Maschinenanlage
- 2
- Führungsschiene
- 4
- Tür
- 6
- Gegengewicht
- 8
- Rollen
- 10
- Seil
- 12
- Bremselement
- 14
- Gehäuse
- 16
- Klemmkörper
- 18
- Bremsbacken
- 20
- Längsachsen
- 22
- Zuglasche
- 24
- Freischalthebel
- 26
- Zylinderstift
- 28
- Federelemente
