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Die Erfindung betrifft eine Sicherheitsbremse die unter Federvorlast schließt und hydraulisch oder pneumatisch lüftbar ist nach Oberbegriff des Hauptanspruchs.
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Derartige Sicherheitsbremsen stehen unter der Vorlast von Federn eines Federpakets und werden pneumatisch bzw. hydraulisch gelüftet.
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Im gelüfteten Zustand ist die Bremse frei. Im nicht gelüfteten Zustand wird die Bremse durch die Federvorlast des Federpakets geschlossen, so dass die geforderten Sicherheitsaspekte erfüllt werden, sobald der Lüftdruck zu NULL wird. Derartige Sicherheitsbremsen können allein oder in Kombination mit einer Kupplung Verwendung finden. In diesem Falle wird die Kupplung gegensinnig zur Funktion der Sicherheitsbremse dann hydraulisch oder pneumatisch beaufschlagt und schließt infolge der Beaufschlagung, wenn die Sicherheitsbremse gelüftet wird.
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Da die Industrie zur Senkung der Herstellkosten fortlaufend nach schneller laufenden Produktionsmaschinen verlangt, ist es erforderlich, unter dem Aspekt des Notstopps, den eine Sicherheitsbremse herbeiführen muss, auch bei großer Hubzahl kurze Anhaltewinkel zu realisieren.
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Es muss deshalb nach Möglichkeiten gesucht werden, die vorhandenen Sicherheitsbremsen so weiter zu bilden, dass bei unveränderter Bauausführung die Bremswinkel kleiner werden.
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Diese Aufgabe löst die Erfindung mit den Merkmalen des Anspruchs 1.
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Wesentlich an der Erfindung ist, dass ein und dieselbe Bauausführung sowohl als pneumatische Bauausführung als auch als hydraulische Bauausführung vorgesehen ist mit der Maßgabe, dass alle Bauteile der pneumatischen Bauausführung unverändert auch an der hydraulischen Bauausführung vorgesehen sind mit Ausnahme der Kolben-Zylinder-Einheiten, die im einen Fall pneumatisch und im anderen Fall hydraulisch beaufschlagbar sind.
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Die Erfindung hat insoweit erkannt, dass der pneumatische Arbeitsdruck, der üblicherweise aus dem Druckluftnetz genommen wird, in der Größenordnung von bis zu etwa 15 bar liegt.
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Dem steht gegenüber ein üblicher hydraulischer Druck, der in der Größenordung zwischen etwa 50 bis 100 bar liegen wird.
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Der wesentliche Vorteil der Erfindung beruht darauf, dass bei der pneumatischen Bauausführung selbst der höchste mögliche pneumatische Druck das an der Kupplung übertragbare größtmögliche Kupplungsmoment im Verhältnis zu dem durch hydraulische Beaufschlagung möglichen Kupplungsmoment bei weitem nicht erreicht.
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Es ist eine Tatsache, dass die durch das Federpaket auf die Sicherheitsbremse aufbringbare Kraft gegen den pneumatischen oder hydraulischen Druck gerichtet ist und in Folge dessen auch bei gelüfteter Sicherheitsbremse den Kupplungsanpressdruck begrenzt.
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Da der pneumatische Druck üblicher Weise nur in der Größenordnung bis zu maximal 15 bar zu erwarten ist, so wie er in üblichen Druckluftnetzen von Industrieunternehmen zur Verfügung steht, wird folglich der maximale Kupplungsanpressdruck an den Kupplungsreibflächen auch entsprechend beschränkt sein.
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Darüber setzt sich die hydraulische Bauausführung hinweg, denn der zur Verfügung stehende hydraulische Druck ist um wenigstens den Faktor 5 größer und überwindet somit die aus dem Federpaket der Sicherheitsbremse wirkende Kraft so deutlich, das man sogar die hydraulische Bauausführung, sofern sie aus einem modularen Baukastensystem stammt, eine Baugröße geringer wählen kann.
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Dies bedeutet kleinere Massenträgheitsmomente, kleinere Volumina der Kolben-Zylinder-Einheiten und somit kürzere Anhaltewinkel und folglich eine deutliche geringere Gefahr der Kollision mit dem Transfer.
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Ein weiterer Vorteil der Erfindung liegt in den kurzen Entleerungszeiten der Kolben-Zylinder-Einheiten der hydraulischen Bauausführungen, so dass im wechselweisen Betrieb einer Kupplungs-Brems-Kombination auch entsprechend höhere Hubzahlen gefahren werden können.
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Im Wesentlichen beruht die Erfindung auf der Verwendung kleiner dimensionierter Kolben-Zylinder-Einheiten für die hydraulische Beaufschlagung zum Lüften der Bremse bzw. Schließen der Kupplung, woraus sich allerdings für beide Bauausführungen trotzdem die jeweils gleichen Bremsmomente ergeben.
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Dabei soll insbesondere der Hub sowohl der pneumatischen als auch der hydraulischen Kolben-Zylinder-Einheiten jeweils gleich sein, dass Hubvolumen im Falle der hydraulischen Bauausführung jedoch kleiner als im Falle der pneumatischen Bauausführung.
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Da in Folge des zur Verfügung stehenden höheren hydraulischen Drucks die Querschnittsflächen der Kolben-Zylinder-Einheiten hydraulischer Bauausführungen auch kleiner sein können und trotzdem die höheren Kupplungsmomente erreichbar sind lässt sich die hydraulische Kolben-Zylinder-Einheit auch näher zur Achse hin anordnen, wodurch die entsprechenden Massenträgheitsmomente bei der hydraulischen Bauausführung geringer sind als bei der pneumatischen Bauausführung.
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Weiterhin lässt die Erfindung die Hüllabmessungen der hydraulischen und zugehörigen pneumatischen Bauausführungen jeweils unangetastet.
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Dies bedeutet, dass die pneumatische Bauausführung ohne weiteres durch eine zugehörige hydraulische Bauausführung ersetzbar ist, sofern die Anschlüsse ebenfalls übereinstimmen, was aber aufgrund der Erfindung ohne weiteres erfolgt.
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Zusätzlich kann allerdings die hydraulische Bauausführung auch mehr Kupplungsreibflächen aufweisen als die pneumatische Bauausführung, weil dadurch noch höhere Kupplungsmomente übertragbar sind.
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Im Folgenden wir die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert.
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Es zeigen:
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1a Axialschnitt einer original pneumatischen Kupplungs-Brems-Kombination;
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1b die hydraulische Bauausführung gem. 1a
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1c die hydraulische Bauausführung nur der Sicherheitsbremse;
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2 Gegenüberstellung vorhandener pneumatischer Bauausführungen mit erfindungsgemäßen hydraulischen Bauausführungen;
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Sofern im Folgenden nichts anders gesagt ist, gilt die folgende Beschreibung stets für alle Figuren.
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Die Figuren zeigen:
Eine Sicherheitsbremse 1. Die Sicherheitsbremse 1 weist zwei Paare von Reibflächen an ihren Bremslamellen 5 auf, die unter der Vorlast von Federn 2 aus einem Federpaket stehen.
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Das Federpaket weist hierzu mehrere ringförmig um die Drehachse 20 herum angeordnete Einzelfedern 2 auf, die sich zwischen einer Gehäusescheibe 14 und dem beweglichen Teil einer Einheit aus Kolben 7 und Zylinder 8 befinden.
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Zwischen einer rechten Anschlagscheibe 30 und dem in axialer Richtung beweglichen pneumatisch beaufschlagten Kolben 7 sitzt ein Zuganker 11, so dass der pneumatisch beaufschlagte Kolben 7 in Bezug auf die rechte Gehäusescheibe 14 gefesselt ist.
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Sobald das Federpaket den pneumatisch beaufschlagten Kolben 7 nach links verlagert, wird über den Zuganker 11 die Gehäusescheibe 14 in Richtung zu den Bremslamellen 5 verlagert und die Bremswirkung kann einsetzen.
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Um diese Sicherheitsfunktion der Sicherheitsbremse 1 zu überwinden, ist die Einheit aus Kolben 7 und Zylinder 8 an eine Druckquelle angeschlossen und kann von dem Druckmedium gelüftet werden.
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Die Sicherheitsbremse 1 schließt unter der Vorlast des Federpakets und ist über den Lüftraum 3 hydraulisch oder pneumatisch lüftbar.
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Zu diesem Zweck wird das Druckmedium in das Zylindervolumen 40 eingespeist und der Kolben 7 gegen die Kraft der Federn 2 nach rechts verlagert. Die Fesselwirkung des Zugankers 11 wird dadurch aufgehoben und der Kolben 7 gerät dann mit seiner – hier – rechts liegenden Ringfläche an den Reibbelag der Kupplungslamelle 6 und presst diese gegen die Gehäusescheibe 14, so dass die Kupplungswirkung einsetzen kann.
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Da die Kupplung 4 nur dann schließt, wenn gegensinnig die Bremse gelüftet, d. h. geöffnet, wird, spricht man von einer Kupplungs-Brems-Kombination. Die Erfindung ist allerdings nicht auf derartige Kupplungs-Brems-Kombinationen beschränkt sondern setzt im Wesentlichen lediglich eine Sicherheitsbremse 1 mit den oben beschriebenen Funktionen voraus.
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Derartige Sicherheitsbremsen bzw. Kupplungs-Brems-Kombinationen werden üblicher Weise in Abhängigkeit von den jeweils erforderlichen maximalen Brems- bzw. Kupplungsmomenten in Form eines modularen Baukastensystems konstruiert, so dass für jeden Anwendungsfall eine der Bauausführungen des Baukastensystems zur Verfügung stehen kann.
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Wesentlich ist nun, dass ein derartiges bestehendes Baukastensystem ergänzt wird dadurch, dass ein und dieselbe Bauausführung sowohl als pneumatische Bauausführung als auch als hydraulische Bauausführung vorgesehen ist.
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Dies wird dadurch realisiert, dass alle Bauteile der pneumatischen Bauausführung unverändert auch an der hydraulischen Bauausführung vorgesehen sind mit Ausnahme derjenigen Bauteile, die an Stelle dem pneumatischen Druckaufbau dem hydraulischen Druckaufbau dienen.
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Dies soll anhand der 1b bzw. 1c mit Bezugnahme auf 1a näher erläutert werden.
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Während 1a lediglich die Original pneumatische Bauausführung einer Kupplungs-Brems-Kombination zeigt, stellt 1b die zugehörige hydraulische Bauausführung derselben Kupplungs-Brems-Kombination dar.
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Man erkennt, dass die Anordnung von Bremslamellen bzw. Kupplungslamelle identisch übereinstimmt.
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Beide Bauausführungen weisen eine identische Gehäusescheibe 14 auf.
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Zwischen der Gehäusescheibe 14 und dem Kolben 7 bzw. 9 der pneumatischen bzw. hydraulischen Bauausführung sitzt die Feder 2 des nicht näher gezeigten Federpakets. Bei beiden Bauausführungen wird über den Zuganker 11 die Kolben-Zylinder-Einheit 7–8 bzw. 9–10 mit der Gehäusescheibe 14 verbunden, so dass bei Verlagerung des Kolbens 7 bzw. 9 die Sicherheitsfunktion der Bremse eintritt.
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Im Unterschied hierzu ist jedoch realisiert, dass die Kolben-Zylinder-Einheit 7–8 der pneumatischen Bauausführung sich von der Kolben-Zylinder-Einheit 9–10 der hydraulischen Bauausführung unterscheidet.
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Sofort fällt auf, dass die wirksame Fläche der beiderseitigen Kolben-Zylinder-Einheiten bei der hydraulischen Bauausführung deutlich kleiner ist und sich lediglich in einem ringförmigen Bereich zwischen dem Kleinstdurchmesser der Gehäusescheibe und etwa dem mittleren Radius des Federpakets 2 erstreckt, während die wirksame Fläche der pneumatisch beaufschlagbaren Kolben-Zylinder-Einheit sich zwischen dem Kleinstdurchmesser der Gehäusescheibe 14 und dem äußeren Reibbelagdurchmesser der Kupplungslamelle 6 erstreckt.
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Trotzdem ist infolge der unterschiedlich vorhandenen Drücke sichergestellt, dass die Federvorlast durch die Federn 2 des Federpakets im Falle der hydraulischen Bauausführung leicht überwunden werden kann und trotzdem die Anpresskraft an den Reibpaarungen der Kupplungslamelle, die im Falle der hydraulischen Bauausführung durch die linke Gehäusescheibe 14 auf die Reibbeläge übertragen wird, erheblich höher ist als im Falle der pneumatischen Bauausführung.
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Hier liegt ein wesentlicher Vorteil der Erfindung, weil dadurch die von der Kupplung 4 übertragbaren Kupplungsmomente erheblich höher sein können, ohne dass die Sicherheitsfunktion der Sicherheitsbremse herabgesetzt wird.
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Dabei fällt auch auf, dass der Hub 15, den die Kolben-Zylinder-Einheiten 7–8 bzw. 9–10 ausführen können, in beiden Fällen praktisch übereinstimmt, während dass Zylindervolumen 40 im Falle der pneumatischen Bauausführung deutlich größer ist als im Falle der hydraulischen Bauausführung.
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Hierdurch wird erreicht, dass die maximalen Kupplungsmomente der hydraulischen Bauausführung trotz geringerer Flächengrößen, die an den Kolben-Zylinder-Einheiten im Sinne der Kupplungsschließkraft wirken, größer als bei der pneumatischen Bauausführung sind.
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Das maximal übertragbare Kupplungsdrehmoment wird also nicht mehr, wie bisher, von der Sicherheitsfunktion und dem maximalen Bremsmoment der Sicherheitsbremse überlagert.
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Infolge der deutlich höheren zur Verfügung stehenden Drücke kann das Kupplungsdrehmoment auch deutlich gesteigert werden.
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Gleichwohl sind die maximal erzielbaren Bremsmomente infolge der übereinstimmenden maßgeblichen Bauausführungen in beiden Fällen gleich.
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Ergänzend hierzu zeigt 1c eine Weiterbildung, welche lediglich eine hydraulisch beaufschlagbare Sicherheitsbremse zeigt.
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Die für die Betätigung der Kupplung 4 maßgeblichen Bauteile, wie zum Beispiel die linke Gehäusescheibe 14 und die Kupplungsscheibe mit ihren Reibpaarungen fehlen.
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Der Zuganker 11 ist jedoch für die Funktion der Sicherheitsbremse absolut notwendig, sofern dies die Bauform der Sicherheitsbremse verlangt.
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Der Zuganker 11 ist zweiteilig ausgebaut und besteht aus einer rechten Zugankerhälfte 12 und einer linken Zugankerhälfte 13.
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Die Zugankerhälften 12 und 13 besitzen an ihren nach außen gewandten Enden jeweils einen umlaufenden Kragen, von denen die rechte Zugankerhälfte 12 sich außen an der rechten Anschlagscheibe 30 abstützt und die linke Zugankerhälfte 13 außen an dem Kolben 9 der hydraulischen Kolben-Zylinder-Einheit 9–10.
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Über die Verbindungsschraube sind die beiden Zugankerhälften 12,13 in erforderlichem Maß gegeneinander verspannt, so dass die Bremse bei Beaufschlagung der zugehörigen Kolben-Zylinder-Einheit 7–8 bzw. 9–10 jeweils diesen Freigang erreicht.
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Da darüber hinaus im Falle der hydraulischen Bauausführung die mitrotierenden Massen kleiner sind als im Falle der pneumatischen Bauausführung ist auch realisiert, dass die hydraulische Bauausführung ein geringeres Massenträgheitsmoment besitzt als die pneumatische Bauausführung, so dass die Anhaltewinkel im Sicherheitsfall in jedem Falle kleiner werden, während bei der Kupplungs-Brems-Kombination trotzdem die Kupplungsmomente größer sind als im Fall der pneumatischen Bauausführung.
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Weiterhin zeigt 2 den Vergleich der Hüllabmessungen 16 also der axialen Länge und der radialen Erstreckungen von Sicherheitsbremsen (ganz rechts bzw. Kupplungs-Brems-Kombinationen (Bilder 1 bis 4).
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Man erkennt, dass die Hüllabmessungen 16 für die beiderseitigen Bauausführungen jeweils identisch gleich sind.
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Im einzelnen bedeutet in 2 die Abkürzung KBK, dass es sich um eine Kupplungs-Brems-Kombination handelt.
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Die Indizierung 2/2 RF bedeutet, dass die Kupplung 4 zwei Reibflächen und die Bremse zwei Reibflächen aufweist (siehe linkes Bild aus 2).
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Die Indizierung 2/4 RF bedeutet, dass die Kupplung 4 zwei Reibflächen und die Bremse vier Reibflächen aufweist.
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Während die linken beiden Bilder die pneumatische Bauausführung zeigen, zeigen die rechten drei Bilder jeweils die hydraulische Bauausführung.
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Alle Bauausführungen weisen identische Hüllabmessungen 16 auf, wobei insbesondere das rechte Bild lediglich eine Sicherheitsbremse zeigt, die ohne Kupplung konstruiert ist.
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Die jeweils vorhandenen Bauteile stimmen allerdings bis auf die Kupplungslamellen und die entsprechenden Kupplungsmitnehmer mit den Bauteilen einer entsprechenden Kupplungs-Brems-Kombination überein.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Sicherheitsbremse
- 2
- Feder vom Federpaket
- 3
- Lüftraum
- 4
- Kupplung
- 5
- Bremslamelle
- 6
- Kupplungslamelle
- 7
- pneumatisch beaufschlagter Kolben
- 8
- pneumatisch beaufschlagter Zylinder
- 9
- hydraulisch beaufschlagter Kolben
- 10
- hydraulisch beaufschlagter Zylinder
- 11
- Zuganker
- 12
- rechte Zugankerhälfte
- 13
- linke Zugankerhälfte
- 14
- Gehäusescheibe
- 15
- Hub
- 16
- Hüllabmessungen
- 20
- Drehachse
- 30
- Anschlagscheibe
- 40
- Zylindervolumen
