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Scheibenbremse mit elektromagnetischer Betätigung zum Anbau an einen
Elektromotor Auf dem Anwendungsgebiet der Elektromotoren besteht in vielen Betriebsfällen
die Forderung, daß die Läuferwelle nach dem Ausschalten des Motors sofort stillstehen
und in diesem Zustand auch gegen ein äußeres Drehmoment verharren soll. Es sind
zahlreiche Lösungen dieser Aufgabenstellung bekanntgeworden, z. B. kann ein verschiebbar
angeordneter Läufer nach dem Abschalten des Feldes durch Federkräfte gegen Bremsflächen
gepreßt werden. Andere Konstruktionen benutzen auf der Welle befestigte, sich mit
dem Läufer drehende Bremsscheiben.
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Es ist auch eine Konstruktion bekannt, die ausnahmslos auf einen hydraulischen
Antrieb der Bremse beschränkt ist und bei der die gleichzeitig die Kühlluft fördernde
umlaufende Bremsscheibe axial verschiebbar auf dem Läuferkörper angeordnet ist.
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Alle diese Ausführungen sind jedoch dann nicht mehr brauchbar, wenn
man an einen elektrischen Bremsmotor die weitere Forderung stellt, daß der von jeder
Unwucht freie Motorläufer diese Eigenschaft trotz der angebauten Bremsvorrichtung
und unbeeinflußt von Bremsvorgängen auch über die ganze Zeit seiner Lebensdauer
beibehält, wozu z. B. seine Verwendung in Präzisionsschleifmaschinen zwingt. Dabei
sollen derartige Motoren weitestgehend wartungsfrei sein. Als Voraussetzung zur
Erfüllung dieser außergewöhnlichen Forderung ist allerdings zu beachten, daß man
alle infolge des Bremsvorganges dem Verschleiß unterworfenen Teile, wie z. B. die
Bremsbeläge, nicht mehr auf der Läuferwelle anordnet und auch den gesamten Läuferkörper
in sich starr aufbaut.
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Es ist zwar bereits ein Elektromotor mit Bremse mit einem starren
Aufbau des Läuferkörpers bekannt, bei dem die Bremse jedoch mittels einer sehr aufwendigen
hydraulischen Anlage, welche die Baulänge des Motors sehr vergrößert, die Bremse
betätigt wird. Diese Motorbremse ist also räumlich viel größer und bedarf einer
besonderen hydraulischen Anlage.
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Die Erfindung betrifft eine Scheibenbremse mit elektromagnetischer
Betätigung zum Anbau an einen Elektromotor mit auf der Achse starr befestigtem Lüfter.
Gemäß der Erfindung ist der zur Kühlung der Maschine dienende Lüfter beidseitig
mit radial versetzten Bremsflächen versehen, auf die zwei mit Reibbelägen versehene,
gegeneinander mittels Zugbolzen axial verschiebbare Druckringe wirken, die elektromagnetisch
in Abhängigkeit vom Motorstrom betätigt werden.
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Der Vorteil der erfindungsgemäßen Anordnung ist darin zu sehen, daß
es auf diese Art möglich wird, einen völlig unwuchtfreien Lauf des Motors trotz
der angebauten Bremsvorrichtung auf lange Zeit sichern zu können, und daß diese
Eigenschaft von der Anzahl der vorgenommenen Bremsungen unbeeinflußt bleibt. Die
Bremse wird dabei unmittelbar elektrisch vom Motorstrom gesteuert. Zusätzliche Anlagen
für eine Hydraulik sind vermieden. Es ist weiterhin als vorteilhaft hervorzuheben,
daß die Lüfterschaufeln gleichzeitig als Kühlrippen für die Bremse benutzt werden
können. Somit ist für eine gute Abführung der erzeugten Reibungswärme gesorgt, die
sich wegen der schlechten Wärmeleiteigenschaften der Bremsbeläge überwiegend auf
den als Bremsscheibe ausgebildeten Lüfter überträgt. Es wird deshalb möglich, für
die sehr gedrängte Bauweise des deutschen Normmotors eine in ihren Abmaßen entsprechende
Motorbremse mit hohem Bremsmoment zu bauen. Es wird dabei eine betriebssichere Anordnung
erwirkt, die auf lange Jahre hinaus wartungsfrei bleibt, was bei diesen Motoren
besonders wichtig ist. Es werden keine zusätzlichen Antriebs- oder Bauelemente (Hydraulik)
benötigt, die in kleinen Betrieben oder auf Baustellen oftmals nicht zur Verfügung
stehen. Der Elektromotor bleibt dabei in seiner äußeren Ausführung ein kompaktes,
abgeschlossenes und robustes Gerät.
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Eine besonders wirtschaftliche Fertigung der Bremsscheibe läßt sich
mit der Maßnahme erreichen, daß man die Bremsbeläge radial versetzt anordnet. Die
Gußform für dieses Stück wird dadurch wesentlich verbilligt, da sich das Einsetzen
von Kernen umgehen läßt. Es bedeutet dabei keinen erheblichen Mehraufwand, wenn
die Reibbeläge jedes Druckringes zwei verschiedene Durchmesser aufweisen. Man kann
bei einer verschiedene Größen umfassenden
Baureihe dafür sorgen,
daß die größeren Bremsbeläge eines Motors zugleich in den Abmaßen mit den kleineren
Belägen der nächst größeren Type übereinstimmen. Vermeidet man weiterhin durch Wahl
eines gemeinsamen Durchmessers für die beiden unterschiedlich großen Bremsbeläge
das Auftreten von Abfall bei Ihrem Ausschneiden aus Platten, so erscheint die obige
Maßnahme gerechtfertigt, da man für n verschiedene Typen mit n + 1 unterschiedlichen
Bremsbelägen auskommt.
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Die Befestigung des für die Bremse erforderlichen Elektromagneten
an einem der beiden Druckringe ist im Rahmen der gegebenen Konstruktion vorteilhaft,
weil sich damit eine besondere Halterungsvorrichtung im Gehäuseschild erübrigt und
man deshalb letzteren in einer besonders leichten Bauweise ausführen kann. Außerdem
wird auf diese Weise erreicht, däß die Winkelstellung der Betätigungshebel unabhängig
vom Verschleiß bleibt.
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Die Erfindung sei an Hand einer Zeichnung näher beschrieben.
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Fig. 1 stellt dabei eine Schnittzeichnung der Bremsvorrichtung dar,
Fig. 2 eine Seitenansicht der Bremsvorrichtung. Auf der Läuferwelle 1 des Bremsmotors
ist die als Lüfter ausgebildete Bremsscheibe 2 fest angeordnet. Ihren zwei Bremsflächen
stehen die Bremsbeläge 11 und 12 der Druckringe 4 und 6 gegenüber. Die Führung letzterer
übernimmt das Bremsgehäuse 10. Die feste Verbindung des Magnetgehäuses 25 mit dem
Druckring 4 stellt die Rippe 8 dar.
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Die Bremse arbeitet folgendermaßen: Mit dem gleichzeitigen Einschalten
des Motors und der Erregung des Magneten wird der Magnetanker 13 entgegen der Wirkung
der Federn 14 und 15 in das Magnetgehäuse 25 gezogen. Seiner Bewegung folgen die
Hebelbrücke 9 und die daran befestigten, in gleicher Weise wirkenden Hebel 3 und
26. Die zweite Halterung des Hebels 3 auf der Schneide 19 eines sich am Druckring
4 abstützenden Winkels 7 und dem Schneidemager 18 des Zugbolzens 5 wird in ihrer
Stellung im Verlauf dieser Bewegung dabei derart verändert, daß die sich am Winkel
? und über einen Ring 22 am Zugbolzen 5 abstützende Feder
20 dem Druckring 4 und dem Zugbolzen 5 eine gegensinnige Bewegung erteilen
kann. Dadurch werden auf der einen Seite der Druckring 4 mit dem Bremsbelag 11 von
der Bremsscheibe 2 abgehoben. Auf der Gegenseite überträgt eine in den Druckring
6 eingelassene Mitnehmerfeder23 die Bewegung des Zugbolzens 5 auf den Bremsbelag
12, der ebenfalls die Bremsscheibe 2 freigibt.
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Damit die Bewegung der Feder 20 zu einem gleichmäßigen Abheben
der Bremsbeläge 11 und 12 von der Bremsscheibe 2 führt, wurden zwei sich an dem
; Bremsgehäuse 10 abstützende Schleppanschläge 16 und 17 vorgesehen. Sie sind in
Nuten der Druckringe 4 und 6 mit so viel Spiel eingelassen, daß die von der Feder
20 hervorgerufene Bewegung der Druckringe 4 und 6 begrenzt wird. Um diese Aufgabe
i erfüllen zu können, überwiegt die Wirkung der Schleppanschläge 16 und 1'7 den
Einfluß der Feder 20 auf die Druckringe 4 und 6. Die Bremsscheibe kann somit bei
eingeschaltetem Motor frei umlaufen.
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Schaltet man nun den Motor und damit gleich- t zeitig den Bremsmagneten
ab, wird der Magnetanker 13 infolge der Wirkung der an der Hebelbrücke 9 angreifenden
Federn 14 und 15 aus seinem Magnetgehäuse 25 gezogen. Die damit verbundene Stellungsänderung
des Hebels 3 führt über das Schneidenlager 18 und die Schneide 19 zu einer gegensinnigen
Bewegung des Winkels 7 und des Zugbolzens 5. über den Winkel ? werden durch die
Hebelbewegung der Druckring 4 und der Bremsbelag 11 gegen die Fläche der Bremsscheibe
2 gedrückt, während der Zugbolzen 5 über die Endmutter 24 den Druckring 6 mit dem
Bremsbelag 12 gegen die zweite Fläche der Bremsscheibe 2 preßt.
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Wenn sich die Stärke der Bremsbeläge 11 und 12 wegen des Verschleißes
verringert, überwindet die große Kraft des Bremsmagneten die Federkraft der Schleppanschläge
16 und 17 und zwingt sie, so lange innerhalb der Führungsnuten am Bremsgehäuse 10
zu gleiten, bis die Druckringe 4 und 6 die Bremsbeläge 11 und 12 wieder gegen die
Bremsscheibe 2 drücken.
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Beim folgenden Lüften der Bremse schiebt die Feder 20, dabei die Reibkraft
der Mitnehmerfeder 23 überwindend, den Zugbolzen 5 durch den Druckring 6 hindurch,
so daß sich die Endmutter 24 von ihrer Unterlage auf dem Druckring 6 abhebt. Unter
der Wirkung einer Drehfeder 27, die sich einerseits am Zugbolzen 5 und andererseits
an der Endmutter 24 abstützt, kann sich nun die Endmutter 24 selbsttätig nachstellen,
indem sie, von der Drehfeder 27 in Drehbewegung versetzt, wieder auf ihre Unterlage
des Druckrings 6 aufsetzt.
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Mit dieser beim Lüfthub erfolgenden Bewegung der Endmutter 24 wird
der aufgetretene Verschleiß berücksichtigt. Eine Abdeckhaube 28 deckt die selbsttätige
Nachstellvorrichtung gegen Schmutz und äußere Einflüsse ab.
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Das weitere Lüften der Bremse erfolgt dann wieder nach Maßgabe des
kleinen Spieles der Schleppanschläge 16 und 17 durch die im Verhältnis zu der Kraft
der Schleppanschläge 16 und 17 geringere Kraft der Feder 20. Ein am Bremsgehäuse
10 befestigter Gehäuseschild 21 sichert die Bremsvorrichtung gegen äußere Einflüsse.
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In Fig. 2 stellen das Teil 105 den Zugbolzen, die Teile 104 und 106
die Druckringe, das Teil 124 die Endmutter dar.
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Abweichend werden hier die Funktionen der Schleppanschläge 16 und
17 und der Mitnehmerfeder 23 von anderen Bauelementen wahrgenommen. Die Feder 130
stützt sich einerseits über ein Metallplättchen 131 am Bremsgehäuse 110 und auf
der anderen Seite über ein Metallstück 132 an dem in diesem Gebiet mit einer Fläche
versehenen Zugbolzen 105 ab. Die in Fig. 1 von der Mitnehmerfeder23 auf den
Zugbolzen 5 wirkende Reibkraft wird hier durch das unter Federdruck stehende Metallstück
132 ausgeübt. Durch dieses Element wird die Bewegung des Zug-Bolzens 105 auf den
Druckring 106 übertragen und durch das Spiel der Metallplättchen 131 innerhalb der
Nuten des Druckringes 106 begrenzt.
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Nach dem in Fig. 1 beschriebenen Ausführungsbeispiel muß die Federkraft
der Schleppanschläge 16 und 17 größer als die Federkraft der Mitnehmerfeder 23 sein.
In dem erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel der Fig. 2 wird die gleiche Wirkung
dadurch erreicht, daß man für das Metallplättchen 131 und das Metallstück 132 Materialien
mit unterschiedlichem Reibungskoeffizienten vorsieht, derart, daß der Reibungswiderstand
des Metallplättchens 131 am Bremsgehäuse 110 stärker ist als der Reibungswiderstand
des Metallstückes 132 auf dem Zugbolzen 105. Wie
aus der Zeichnung
zu ersehen ist, kann eine zweite analog aufgebaute und gleich wirkende Anordnung
von Feder, Metallstück und Metallplättchen in der Nut des Druckringes 106 vorgesehen
werden.
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Der in einer Nut des Druckringes 104 angeordnete Schleppanschlag weist
neben der Feder 134 und dem Metallplättchen 135 ein Brückenstück 136 auf, welches
den Druck der Feder 134 auf das Metallplättchen 137 überträgt und dabei den Zugbolzen
105 überbrückt.
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Der Vorteil der erfindungsgemäßen Anordnung nach Fig. 2 kann darin
gesehen werden, daß es möglich ist, die die Funktion der Mitnehmerfeder 23 und der
Schleppanschläge 16 und 17 ausübenden Elemente in eine Nut des Druckringes
106 einzubauen.