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Die Erfindung bezieht sich auf eine Maschinenanlage mit einer vertikalen Linearführung zur Bewegung von Lasten entlang einer Führungsschiene, wobei die Last durch eine anliegende, durch ein Gegengewicht, einen Pneumatik- oder Hydraulikzylinder oder auf Grund einer festen Verankerung der Last an einer motorbetriebenen Winde erzeugte Ausgleichskraft in Position gehalten wird 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. Weiterhin bezieht sich die Erfindung auf ein derartiges Bremselement.
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Vertikale Linearführungen kommen im Maschinenbau beispielsweise bei Schiebetüren von Maschineneinhausungen oder bei Querarmen von Messmaschinen zum Einsatz. In diesen Fällen 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.
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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.
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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.
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Aus den Druckschriften
DE 199 30 123 C1 und
DE 20 2009 002 076 U1 sind allgemeine Bremselemente für Linearführungen bekannt. Dabei werden in der
DE 199 30 123 C1 Klemmhebel für die Kraftübertragung auf die Führungsschiene verwendet. Nachteilig bei dieser Ausführung ist aber, dass die Klemmhebel auf der Führungsschiene abrollen und somit nur punktuell eine Klemmung erreicht werden kann.
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In der
JP S61 266 825 A ist ein System zur Klemmung eines Tisches offenbart, in der die Kraftübertragung durch Verbindungselemente erreicht wird. Bei dieser Ausführung wird die Klemmkraft mittles Druckluft erzeugt.
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Maschinenanlage mit einem Bremselement und ein Bremselement für vertikale Linearführungen zu entwickeln, welches bei gleichzeitig kompakt gehaltenen Abmessungen selbsttätig einen besonderes schnellen und hohen Personen- und Materialschutz liefert.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst, indem eine Öffnung des Bremselements durch Einwirken der Ausgleichskraft geschieht, wobei zur Kraftübertragung auf die Klemmkörper mit diesen verbundene Freischalthebel vorgesehen sind und wobei die Freischalthebel relativ zu den zugeordneten Klemmkörpern drehbar angeordnet sind.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand einer Zeichnung näher erläutert. Darin zeigen:
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1 Ausschnitt einer Maschinenanlage,
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2 einen Querschnitt durch ein Bremselement,
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3 einen Längsschnitt durch ein Bremselement im geöffneten Zustand,
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4 einen Längsschnitt durch ein Bremselement im geschlossenen Zustand,
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5 einen Längschnitt durch ein Bremselement.
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Gleich Teile sind in allen Figuren mit den selben Bezugszeichen versehen.
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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 hält.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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Bezugszeichenliste
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- 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
