DE10232243B4

DE10232243B4 - Bremssystem für einen Linearantrieb

Info

Publication number: DE10232243B4
Application number: DE10232243A
Authority: DE
Inventors: Peter Schönrock
Original assignee: Ortlinghaus Werke GmbH
Current assignee: Ortlinghaus Werke GmbH
Priority date: 2002-07-17
Filing date: 2002-07-17
Publication date: 2011-03-03
Anticipated expiration: 2022-07-18
Also published as: DE10232243A1

Abstract

Bremssystem für einen Linearantrieb,
mit einem beweglichen Schlitten (14), der auf Führungsschienen (12) bewegbar ist,
mit einer am Schlitten (14) angeordneten Bremseinrichtung (20), deren Bremskraft durch Reibelemente (23) erzeugt wird,
mit einem stationären, in Bewegungsrichtung (21) des Schlittens (14) sich erstreckenden Band (18), an dessen Band-Seitenflächen die Reibelemente (23) angreifen,
und mit an den beiden Bandenden angreifenden Haltern (19), die das Band (18) festhalten,
dadurch gekennzeichnet,
dass die beide Halter (19) das Band (18) in Band-Längsrichtung straffen und unter eine definierte Vorspannung setzen
und dass diese Band-Vorspannung größer/gleich ausgebildet ist gegenüber den durch die Bremsung am Band (18) entstehenden Reaktionskräften
und/oder gegenüber den bei der Bremsung durch die Wärmedehnung im Band (18) hervorgerufenen Längenänderungen.

Description

Stand der Technik
Die Erfindung richtet sich auf ein Bremssystem der im Oberbegriff des Anspruches 1 angegebenen Art. Wird die Bremseinrichtung wirksam gesetzt, so greifen deren Reibelemente an dem in Bewegungsrichtung des Schlittens sich erstreckenden Band an und bremsen den Schlitten.
Die US 5,950,773 A zeigt ein solches Bremssystem mit einem Stahlband, welches beidendig in Ankerblöcken eingeklemmt ist. Quer zur Bandlängsrichtung verlaufende Bolzen befestigen die beiden Ankerblöcke an der Grundplatte, auf welcher die Führungsschienen für den Schlitten befestigt sind. Es gibt keine Möglichkeit, das Band vorzuspannen.
Ein solches, von dem Führungsprofil unabhängiges Bremssystem ist gegenüber einem aus der EP 0 763 668 A1 ersichtlichen Bremssystem, wo die Führungsschiene selbst zum Angriff der Reibelemente der dortigen Bremseinrichtung dient, kostengünstiger und flexibler anwendbar. Die bekannte Bremseinrichtung besitzt zwei Backen, die an gegenüberliegenden Seiten eines gemeinsamen Stegs einer T-Profil-Führungsschiene angreifen. Ein ähnlich aufgebautes Bremssystem ist aus der DE 24 02 295 A1 ersichtlich, wo zwei Reibelemente der Bremseinrichtung am Kopfstück der Führungsschiene für einen Messwagen angreifen.
Die DE 1 970 773 U zeigt eine Klemmvorrichtung für verschiebbare Bauteile von Werkzeugmaschinen, die aus einem Klemmband besteht, welches mittels Schrauben am Maschinengestell befestigt wird. Dieses Klemmband verbindet zwei parallele Schienen mit einem Steg. Die eine Schiene hat, Löcher für Schrauben, die in einem auf dem Gestell längsverschieblichen Tisch verankert sind. Die andere Schiene dagegen hat eine T-förmige Nut, deren Schlitzöffnung denn feststehenden Gestell zugewendet ist. In die T-Nut greifen T-Nutschrauben mit ihrem Kopf ein und werden durch Muttern an der Gestellunterseite der Werkzeugmaschine festgespannt. Durch diese Festspannung ergibt sich die gewünschte Längslage des Tisches gegenüber dem Gestell.
Aus der EP 0 305 767 A2 ist ein Bremssystem an einer Drehmaschine bekannt, bei der ein Reitstock auf zwei parallelen Führungsschienen läuft, die an einer Bettwand der Drehmaschine sitzen. An der Bettwand ist in symmetrischer Lage zwischen den beiden Führungsschienen eine Klemmleiste angeordnet, an welcher zwei Klemmbacken einer am Reitstock vorgesehenen Bremseinrichtung angreifen.
Zur Positionierung von Zylindern ist es aus der DE 195 31 180 A1 bekannt, eine Bremsplatte parallel zum Kolbenjoch anzuordnen und aus der DE 33 28 292 A1 ein Profil parallel zum Zylinderrohr an endseitigen Zylinderköpfen durch Bolzen zu befestigen, die das Profil quer durchsetzen und daher ein Vorspannen des Profils ausschließen.
Es gibt auch Bremssysteme, die im Gegensatz zu dem im Oberbegriff des Anspruches 1 genannten keine stationären Bänder, sondern mit dem Schlitten mitbewegliche Bänder aufweisen, während die Bremseinrichtung ortsfest im Gestell angeordnet ist. Ein Verspannen der Bänder durch die Befestigungsmittel am Schlitten ist bei diesen Bremssystemen grundsätzlich nicht möglich, wozu im Einzelnen Folgendes festzustellen ist.
Bei der DD 68 799 A ist es bekannt, bei einer Schlitten-Klemmeinrichtung zwei Bänder mit längsrandseitigen Löchern zu verwenden, die von Befestigungsschrauben durchsetzt werden. Die Befestigungsschrauben sind im Schlitten verschraubt. Die gegenüberliegenden Randbereiche der beiden Bänder greifen in eine Nut des Maschinenkörpers ein, zwischen denen dann eine Bremseinrichtung wirkt.
Bei der DD 216 666 A1 ist das eine Ende eines Klemmbands am Schlitten befestigt, unter welchem ein Magnet im Bett der Werkzeugmaschine ortsfest angeordnet ist. Die Bremsung erfolgt durch magnetische Kräfte zwischen denn stationären Magneten und dem mit dem Schlitten beweglichen Magnetband.
Bei der DD 97 843 A sind zwei parallele Haltebleche mit ihrem einen Blechrand an einem Schlitten befestigt, während im restlichen Bereich der Haltebleche eine stationäre Bremseinrichtung im Maschinenbett angreift. Dies gilt auch für die DD 2 871 A , wo zwei randseitig am Schlitten befestigte Klemmbänder im gegenüberliegenden Bandrand von Spannpratzen an das Maschinengestell angedrückt werden. Der Andruck erfolgt über Klemmbolzen und Druckstangen, die von einer Handhabe klemmwirksam gesetzt werden.
Entsprechendes gilt für die aus der DD 143 876 A bekannte Feststelleinrichtung, wo ein Band mit seinem einen Längsrand am Schlitten mitbeweglich befestigt ist, während im restlichen Bereich des Klemmbandes eine stationäre Bremseinrichtung wirkt, die über einen Halter mit dem Bett der Maschine verbunden ist.
Dies gilt schließlich auch für eine aus der DE 1 477 689 A ersichtliche Klemmvorrichtung, wo der eine Randbereich eines Stahlbandes am Schlitten befestigt und daher mit diesem längsbeweglich ist, während im gegenüberliegenden Randbereich des Stahlbandes eine Bremseinrichtung wirksam gesetzt werden kann, die im Träger ortsfest montiert ist.
Aufgabenstellung
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Bremssystem der im Oberbegriff des Anspruches 1 genannten Art zu entwickeln, das unabhängig von den Gegebenheiten des linearen Antriebs zuverlässig unterschiedlichen Führungslängen und Antriebsleistungen des Bremssystems Rechnung trägt. Dies wird erfindungsgemäß durch die im Anspruch 1 angeführten Maßnahmen erreicht, denen folgende besondere Bedeutung zukommt.
Die an den beiden Enden des Bandes angreifenden Halter werden nicht nur zum Straffen des Bandes genutzt, sondern sollen zum Aufbau einer definierten, in Band-Längsrichtung wirkenden Vorspannung dienen. Beim Bremsbetrieb ergeben sich nämlich Reaktionskräfte am Band, denen die erfindungsgemäße Band-Vorspannung entgegenwirkt. Daher bleibt das Band auch bei längerem Betrieb und hohen Antriebsleistungen zuverlässig bremswirksam.
Die Band-Vorspannung dient schließlich auch dazu, um beim Bremsbetrieb anfallende Längendehnungen des Bandes zu kompensieren, die sich aufgrund der Wärmedehnung des Bandes ergeben. Das ist wiederum bei hohen Antriebsleistungen und langanhaltender Benutzung des Bremssystems bedeutsam. Aus all dem ergibt sich beim erfindungsgemäßen Bremssystem eine überraschend lange Gebrauchsdauer der Bänder und der Reibelemente.
Es empfiehlt sich, die Halter mit Stellmitteln zu versehen, mit denen die Vorspannung im Band den jeweiligen Erfordernissen der gewählten Betriebsart und den Veränderungen bei längerer Betriebsdauer anzupassen. So kann man über die Stellmittel an den Haltern nach einer Anfangsphase des Betriebs eine Nachjustierung der Vorspannung bequem vornehmen. Das kann sogar während des Betriebs vom Linearantrieb geschehen.
Weitere Maßnahmen und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, der nachfolgenden Beschreibung und den Zeichnungen.
Ausführungsbeispiel
In der Zeichnung ist die Erfindung in einem Ausführungsbeispiel dargestellt. Es zeigen:
1 einen Querschnitt durch das Bremssystem mit dem Linearantrieb,
2 eine Draufsicht auf das Bremssystem auf das festgelegte Band,
3 eine Draufsicht auf das Bremssystem mit dem bandartigen Teil,
3a einen Schnitt durch das Bremssystem gemäß der Linie IIIa-IIIa.
Das Bremssystem für einen Linearantrieb ist auf einer Grundplatte 11 montiert, auf der der Motor mit seinem Sekundärteil 16 angeordnet ist. Außerdem sind an der Grundplatte 11 Führungsschienen 12 vorgesehen. Auf den Führungsschienen 12 sind Führungswagen 13 gelagert, die an einem Schlitten 14 befestigt sind und diesen Schlitten abstützen und beweglich verschiebbar lagern. Auf der dem Motor zugewandten Seite weist der Schlitten den Motorprimärteil 15 auf. Durch die lineare Anordnung der beiden Motorteile ergibt sich der Antrieb des Schlittens. Je nach Strombeaufschlagung ist eine Vorwärts und Rückwärtsbewegung möglich. Elektronische Steuerungen – nicht dargestellt – gestatten innerhalb des möglichen Verfahrweges Geschwindigkeitsänderungen und das genaue Anhalten an vorgegebenen Positionen, wobei der Motor auch Verzögerungs- und Haltekräfte entwickelt. Zusätzliche mechanische Bremseinrichtungen, welche auch bei Stromabschaltung oder Stromausfall wirksam sind und im Normalbetrieb die Haltekräfte des Motors unterstützen bzw. übernehmen, verschaffen dem Antrieb höhere Leistungsfähigkeit und Sicherheit.
Die Bewegungsrichtung des Schlittens 14 ist mit 21 bezeichnet. Längs dieser Bewegungsrichtung sind die Führungsschienen sowie das bandartige Teil 18 angeordnet.
Auf der Unterseite des Schlittens 14 ist das erfindungsgemäße Bremssystem, bestehend aus einem metallischen Rechteckband 18, in der Bremseinrichtung 20 dargestellt. Diese ist U-förmig aufgebaut. Die beiden U-Schenkel 22 umgreifen den bandartigen Teil 18. Sie weisen auf der dem Band 18 zugewandten Seite Reibbeläge 23 auf. Diese U-Schenkel 22 sind aufeinander zu beweglich. Je nach Steuerungsbefehl klemmt sich dabei das bandartige Teil 18 ein. Wie aus 1 ersichtlich ist, sind die Bremseinrichtungen 20 dargestellt, hierbei sind die Bandteile umgriffen. Diese bandartigen Teile liegen symmetrisch zum Linearantrieb, also zum Motor-primär- und sekundärteil. Darüber hinaus liegen zwei Bänder jeweils auch symmetrisch zu den Führungsschienen 12. Bei Bewegung der Abbremsung können keine Kippmomente auftreten, da die Bremskräfte symmetrisch zu den Führungen angreifen (bzw. symmetrisch zur Antriebs-Mittelachse).
Auf den Führungsschienen 12 greifen Führungswagen 13 ein, um so eine sichere Bewegung des Schlittens 14 zu gewährleisten. Am Ende der Führungsschienen sind Anschläge 17 vorgesehen, die die Bewegungsmöglichkeit des Schlittens 14 begrenzen.
Das Ende der Bänder 18 ist jeweils innerhalb einer Halterung 19 befestigt. Diese Halterung dient als Stellmittel und zwar derart, dass zum einen das Band immer unter Vorspannung steht, unabhängig von der Erwärmung des Bandes beim Bremsen oder bei den beim Bremsen eingeleiteten Kräften. Diese Halterung 19 ist auch dazu da, um die genaue Höhe über die Grundplatte 11 einstellen zu können bzw. die Parallelität zu den Führungsschienen 12.
In 3 ist die Bremseinrichtung an dem bandartigen Teil 18 dargestellt, hierbei sind von der Bremseinrichtung lediglich die Reibbeläge 23 dargestellt. Beim Einleiten des Bremsvorganges bewegen sich, wie schon erwähnt, die Schenkel 22 der U-förmigen Bremseinrichtung auf die Seiten des Bandes 18 hin zu. Die Normalkraft greift genau senkrecht an den Seitenflächen an, so dass schon kurze Bewegungen zu einer sicheren Halterung führen. In 3 ist der Angriff der Normalkraft Fn mit den Reibbelägen 23 nochmals deutlich gezeichnet. Zur Erzeugung der Normalkraft Fn sind üblich Federspeicher oder Dauermagnete zur Erzeugung der Normalkräfte sowie magnetische oder druckmittelbetätigte Aktoren zur Aufhebung dieser Normalkraft und damit auch der Reibkraft. Die Normalkraft kann aber auch magnetisch oder durch Druckmittel erzeugt werden.
Zum Abschluss sei bemerkt, dass in der Zeichnung die Bremseinrichtung sowie der Linearantrieb nur schematisch dargestellt ist. Die Steuerungseinheiten sowie der Stromverlauf ist nicht dargestellt.
Wie bereits erwähnt, ist die dargestellte Ausführungsform nur eine beispielsweise Verwirklichung der Erfindung. Diese ist nicht darauf beschränkt, vielmehr sind noch mancherlei Abänderungen und Anwendungen möglich. Statt eines metallischen rechteckigen Bandes könnte auch ein Band, beispielsweise aus Kohlefasern, verwendet werden, weil hier die Gewähr besteht, dass Längenänderungen dieses Bandes nicht eintreten Darüber hinaus weisen solche aus Kohlfasern aufgebauten Bänder eine große Haltbarkeit auf Bei einem normalen Antrieb sind jedoch die Bänder aus rostfreiem Stahl zu bevorzugen, um so sicherzustellen, dass die Rechteckbänder von sich aus die erforderliche Stabilität aufweisen, insbesondere auch Schutz gegen Feuchtigkeit bieten.
Bezugszeichenliste

11: Grundplatte
12: Führungsschiene
13: Führungswagen
14: Traverse (Schlitten)
15: Motorprimärteil
16: Motorsenkundärteil
17: Endanschlag
18: Band
19: Halter (Stellmittel)
20: Bremseinrichtung
21: Bewegungsrichtung von 14
22: U-Schenkel von 20
23: Reibbelag an 22
Fn: Normalkraft

Claims

Bremssystem für einen Linearantrieb, mit einem beweglichen Schlitten (14), der auf Führungsschienen (12) bewegbar ist, mit einer am Schlitten (14) angeordneten Bremseinrichtung (20), deren Bremskraft durch Reibelemente (23) erzeugt wird, mit einem stationären, in Bewegungsrichtung (21) des Schlittens (14) sich erstreckenden Band (18), an dessen Band-Seitenflächen die Reibelemente (23) angreifen, und mit an den beiden Bandenden angreifenden Haltern (19), die das Band (18) festhalten, dadurch gekennzeichnet, dass die beide Halter (19) das Band (18) in Band-Längsrichtung straffen und unter eine definierte Vorspannung setzen und dass diese Band-Vorspannung größer/gleich ausgebildet ist gegenüber den durch die Bremsung am Band (18) entstehenden Reaktionskräften und/oder gegenüber den bei der Bremsung durch die Wärmedehnung im Band (18) hervorgerufenen Längenänderungen.
Bremssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Halter (19) für das Band (18) Stellmittel aufweist, die zur Einstellung der Größe der Band-Vorspannung dienen.
Bremssystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Stellmittel (19) zugleich zur Befestigung und Ausrichtung des Bandes (18) dienen.
Bremssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass symmetrisch zum Schlitten (14) und/oder symmetrisch zur Führungsschiene (12) mehrere Bänder (18) angeordnet sind.
Bremssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Bremseinrichtung (20) U-förmig ausgebildet ist und an den beiden U-Schenkeln (22) die Reibelemente (23) aufweist, dass zwischen den beiden Reibelementen (23) das Band (18) verläuft und dass bei Betätigung der Bremseinrichtung (20) die beiden Reibelemente (23) gegeneinander bewegbar sind.
Bremssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Bremssystem modular aufgebaut ist.
Bremssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Band (18) aus metallischem Werkstoff besteht und ein Rechteckprofil aufweist.
Bremssystem nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der metallische Werkstoff rostfreier Stahl ist.