Die Erfindung betrifft eine Bremseinrichtung für eine Linearführungseinrichtung nach dem Oberbegriff
des Anspruchs 1.
Aus dem deutschen Gebrauchsmuster 295 05 080, und zwar aus dessen
Fig. 6, ist eine Bremseinrichtung für eine Linearführungseinrichtung zum
Abbremsen oder/und Feststellen eines auf einer Führungsschiene geführten
Führungswagens gegenüber der Führungsschiene bekannt. Die Brems
einrichtung ist dabei mit einem U-förmigen Rahmen ausgeführt, der einen
einer Kopffläche der Führungsschiene benachbarten Steg und zwei je einer
Seitenfläche der Führungsschiene benachbarte Schenkel aufweist. In den
beiden Schenkeln ist je ein Bremsschuh untergebracht, welcher mit dem
Führungswagen zur gemeinsamen Bewegung längs der Führungsschiene
verbunden ist. Die Bremsschuhe sind dabei zum reibenden Eingriff mit je
einer in Längsrichtung der Führungsschiene verlaufenden Bremsbahn
bestimmt und eingerichtet und zu diesem Zwecke in bezüglich der Füh
rungsrichtung orthogonaler Richtung gegen die jeweilige Bremsbahn an
drückbar. Jeder Bremsschuh ist durch die Spannwirkung eines Kraftspei
chers in Richtung auf reibenden Eingriff mit der jeweiligen Bremsbahn
vorgespannt. Der Kraftspeicher jedes Bremsschuhs ist von einem Tellerfe
derpaket gebildet, das jeweils koaxial zu dem jeweiligen Bremsschuh
angeordnet ist, mittels einer in den U-förmigen Rahmen eingeschraubten
Ringmutter abgestützt ist und in unmittelbarem mechanischem Kontakt auf
den jeweiligen Bremsschuh einwirkt. Dadurch sind die Bremsschuhe dau
ernd federbelastet, so daß eine von äußerer Fluidzufuhr unabhängige
ständige Minimalbremswirkung gewährleistet ist. Um diese Minimalbrems
wirkung bei Bedarf zu erhöhen, ist an den jeweiligen Bremsschuh wir
kungsmäßig parallel zu dem Tellerfederpaket eine fluidische, d. h. eine
pneumatische oder hydraulische Betätigungseinrichtung angelegt: Der
Bremsschuh steht in Kontakt mit einer an seiner führungsschienenfernen
Seite anliegenden Membran. Auf der vom Bremsschuh abgelegenen Seite
dieser Membran ist ein Ringraum für ein Bremswandlervolumen gebildet.
Das Bremswandlervolumen dieses Ringraums steht in fluidleitender Ver
bindung mit einer Zylinderkammer, in welche ein Steuerkolben eintaucht.
Der Steuerkolben ist mit einem Druckkolben mechanisch verbunden, welcher
in einer Kolbenführung dichtend geführt ist. An der vom Steuerkolben und
vom Bremsschuh abgelegenen Seite des Druckkolbens ist eine Druckkam
mer gebildet, die über einen Anschlußflansch in fluidleitender Verbindung
mit einer fernab vom Führungswagen angeordneten Betätigungsfluidver
sorgung steht. Durch Betätigungsfluidzufuhr über den Anschlußflansch
kann der Druckkolben orthogonal zur Führungsrichtung der Führungsschiene
in Richtung auf die Führungsschiene angenähert werden, wobei dann der
Steuerkolben in die Zylinderkammer einfährt und in dieser erhöhten Druck
aufbaut. Dieser erhöhte Druck gelangt auch in den Ringraum und wirkt über
die Membran parallel zu dem Tellerfederpaket auf den jeweiligen Brems
schuh ein, um dadurch die Bremswirkung zu erhöhen. Der dem Betätigungs
fluid ausgesetzte Beaufschlagungsquerschnitt des Druckkolbens ist we
sentlich größer als der Querschnitt der Zylinderkammer und der Querschnitt
des Steuerkolbens, mit welchem dieser auf das Bremskraftwandlervolumen
in der Zylinderkammer und in dem Ringraum einwirkt.
Bei dieser Ausführungsform, wie in Fig. 6 dargestellt und in Seite 9, 2.
Absatz beschrieben, ist es beim Zusammenbau der Teile notwendig, das
Tellerfederpaket durch die es abstützende Ringmutter unter eine Vorspan
nung zu setzen, die ebenso groß ist wie die von der Kraftwirkung des
Tellerfederpakets geforderte Andrückkraft des Bremsschuhs gegen die
Bremsbahn. Der Einbau des Tellerfederpakets und der Ringmutter ist
deshalb insbesondere dann, wenn eine starke Bremskraftwirkung von dem
Tellerfederpaket ausgehen soll, schwierig.
Die Fig. 6 läßt weiterhin erkennen, daß für die Unterbringung des Tel
lerfederpakets und der fluidischen Betätigungsvorrichtung in dem jeweiligen
Flansch des Führungswagens, dieser in Richtung orthogonal zur Bremsfläche
mit erheblicher Breite ausgeführt werden muß.
In Abwandlung zu dieser Ausführungsform nach Fig. 6 ist in Seite 9 der
Gebrauchsmusterschrift 295 05 080 als Alternative vorgesehen, daß durch
die Betätigung des Steuerkolbens die beiden Bremsschuhe gegen die
Wirkung der Tellerfederpakete von den Bremsflächen der Führungsschiene
abgehoben werden. Es sind keine näheren Ausführungen darüber gemacht,
in welcher Weise der Steuerkolben den jeweiligen Bremsschuh gegen die
Wirkung des jeweiligen Tellerfederpakets abheben soll. Wenn die Tellerfe
derpakete eine erhebliche Bremskraft aufbringen sollen und demgemäß eine
große Kraftwirkung auf den jeweiligen Bremsschuh ausüben, so muß von
dem Steuerkolben - soll er die Bremswirkung des Tellerfederpakets auf den
jeweiligen Bremsschuh überwinden - eine große Rückzugskraft auf den
Bremsschuh ausgeübt werden; es sind keine Angaben gemacht, wie dies
mit den Mitteln der Konstruktion nach Fig. 6 geschehen soll.
In einer weiteren Ausführungsform gemäß Fig. 4 des deutschen Gebrauchs
musters 295 05 080 ist - wiederum unter Zugrundelegung eines U-förmigen
Rahmens mit einem Steg und zwei Schenkeln - vorgesehen, daß in jedem
der Schenkel ein Bremsschuh mit zur jeweiligen Bremsfläche orthogonaler
Kraftwirkungsrichtung untergebracht ist und auf der Rückseite jedes Brems
schuhs jeweils ein Bremskraftwandlervolumen, weiches über eine Membran
auf den jeweiligen Bremsschuh einwirkt. Im Steg des Rahmens ist von
dessen Oberseite her eine Führung für einen Druckkolben großen Quer
schnitts ausgebildet, die diesen Druckkolben aufnimmt und durch einen
Deckel abgeschlossen ist. In den Zwischenraum zwischen dem Druckkolben
und dem Deckel kann ein von einer äußeren Betätigungsfluidquelle abgelei
tetes Betätigungsfluid eingeleitet werden, um den gegen die Führung
abgedichteten Druckkolben gegen die Wirkung einer Rückstellfeder zu
verschieben. Der Druckkolben wirkt auf einen zentralen Steuerkolben
mechanisch ein, welcher in eine ebenfalls im Stegbereich angeordnete
Zylinderkammer eintaucht. Der Steuerkolben und die Zylinderkammer haben
wesentlich kleineren Querschnitt als der Druckkolben. Die Zylinderkammer
ist über Leitungen mit den beiden hinter den Bremsschuhen angeordneten
Bremskraftwandlervolumina in Leitungsverbindung. Der Querschnitt des
Steuerkolbens ist wesentlich kleiner als der Querschnitt, auf dem die
Bremskraftwandlervolumina den jeweiligen Bremsschuh beaufschlagen. Bei
dieser Ausführungsform sind die Einbauschwierigkeiten zwar im Vergleich
zu der Ausführungsform nach Fig. 6 verringert insofern, als die Schwierig
keiten des Einbaus eines kräftigen Tellerfederpakets zur Erzeugung der
Bremswirkung vermieden sind, da ja die Bremskraft durch ein von außen
geführtes Betätigungsfluid über die Bremskraftwandlervolumina erzeugt
wird. Es bleibt aber das Problem, daß in dem Steg für die Unterbringung des
Druckkolbens, des Steuerkolbens und der den Steuerkolben aufnehmenden
Zylinderkammer erheblicher Bauraum benötigt wird.
Als Alternative zu der Ausführungsform nach Fig. 4 ist in Seite 8, letzter
Absatz der Gebrauchsmusterschrift angegeben, daß anstelle des hydrau
lisch oder pneumatisch betätigten Druckkolbens ein Elektromagnet oder
eine mechanische oder elektromotorische Betätigungseinrichtung als
Primärantrieb bzw. Steuerung den Steuerkolben beaufschlagen und die
Bremsschuhe synchron und kraftmomentsymmetrisch zu einander mittelbar
betätigen sollen. Bei dieser als Alternative vorgeschlagenen Ausführungs
form soll der Druckkolben entfallen und an seine Stelle ein Elektromagnet
oder eine mechanische oder elektromotorische Betätigungseinrichtung
treten. Wie dies - nach Wegfall des Druckkolbens - im einzelnen geschehen
soll, ist nicht angegeben.
Die Erfindung geht aus von einer Ausführungsform entsprechend der Fig. 6
der deutschen Gebrauchsmusterschrift 295 05 080, und zwar in der
Alternativgestaltung gemäß Seite 9, 4. Absatz dieser Gebrauchsmuster
schrift, der Alternativgestaltung also, bei welcher die Bremsschuhe gegen
die Wirkung mechanischer Tellerfedern von den Bremsflächen der Führungs
schiene zurückgezogen werden.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei Verwendung eines im Betrieb
von äußerer Bremskraftzufuhr unabhängigen Kraftspeichers, der im Zuge
seines Einbaus in die Führungswagen-Baugruppe unter Spannung gesetzt
werden muß, den Zusammenbau und insbesondere das Unterspannungset
zen des Kraftspeichers auch dann zu erleichtern, wenn von dem Kraft
speicher ausgehend große Bremskräfte erzeugt werden sollen, ferner das
Lüften der Bremsschuhe entgegen der Wirkung der Kraftspeicher zu erleich
tern und die Möglichkeit schlanker Gestaltung der Führungswagen-Bau
gruppe - in einem Querschnitt orthogonal zur Führungsrichtung betrachtet -
zu erhalten.
Zur Lösung dieser Aufgabe wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß der
Kraftspeicher an einem Bremsdruckgeberkolben angreift, der seinerseits
über ein im Betrieb von äußerer Fluidzufuhr zu der Führungswagen-Bau
gruppe unabhängiges Bremskraftwandlervolumen auf den Bremsschuh
einwirkt, wobei eine auf das Bremskraftwandlervolumen einwirkende
Bremsdruckgeberfläche des Bremsdruckgeberkolbens kleiner ist als eine
dem Bremskraftwandlervolumen ausgesetzte Bremsdrucknehmerfläche des
Bremsschuhs, daß an dem Bremsdruckgeberkolben zusätzlich zu der
Bremsdruckgeberfläche eine der Wirkung der Lüftfluidzufuhr ausgesetzte
Lüftfluideinwirkungsfläche vorgesehen ist, und daß der Kraftspeicher und
der Bremsdruckgeberkolben
in eine Aufnahmekammer
der Führungswagen-Baugruppe mit zur Führungsrichtung paralleler Kraftwir
kungsrichtung eingebaut sind, wobei diese Aufnahmekammer von einer zur
Längsrichtung des Führungsbahnsystems orthogonalen Endfläche der
Führungswagen-Baugruppe oder einer Teilbaugruppe der Führungswagen-
Baugruppe her für den Einbau zugänglich ist.
Dadurch, daß der Kraftspeicher, der im Zuge seines Einbaus in die Füh
rungswagen-Baugruppe unter Spannung gesetzt wird, z. B. eine mecha
nische Feder, wie Schraubendruckfeder oder Tellerfederanordnung oder eine
Gasfeder nicht direkt an dem Bremsschuh, sondern an dem Bremsdruckge
berkolben angreift, der seinerseits über ein im Betrieb von äußerer Fluidzu
fuhr zu der Führungswagen-Baugruppe unabhängiges Bremskraftwand
lervolumen auf den Bremsschuh einwirkt und dabei eine auf das Brems
kraftwandlervolumen einwirkende Bremsdruckgeberfläche des Bremsdruck
geberkolbens kleiner ist als eine dem Bremskraftwandlervolumen ausge
setzte Bremsdrucknehmerfläche des Bremsschuhs, wird eine Kraftüber
setzung erreicht, die es erlaubt, eine vorbestimmte gewünschte Anpreßkraft
des jeweiligen Bremsschuhs gegen die jeweilige Bremsbahn mit einer
verhältnismäßig geringen, beim Einbau aufzubringenden Vorspannung zu
erzeugen. Dadurch wird der Einbau des Kraftspeichers erleichtert. Gleichzei
tig kann durch die Kleinhaltung der Bremsdruckgeberfläche und damit des
Bremsdruckgeberkolbens die aus Kraftspeicher und Bremsdruckgeber
bestehende Baugruppe relativ schlank gehalten werden, dies auch deshalb,
weit die reduzierte Vorspannkraft des Kraftspeichers auch eine schlanke
Gestaltung des Kraftspeichers ermöglicht. Wenn nun eine solche schlanke
Baugruppe bestehend aus Kraftspeicher und Bremsdruckgeberkolben zum
Einsatz kommt, so kann diese mit zur Führungsrichtung paralleler Kraftwir
kungsrichtung in die Führungswagen-Baugruppe eingebaut werden, ohne
daß der - in einer orthogonal zur Führungsrichtung gelegten Schnittebene
betrachtete - Querschnitt des Führungswagens an Schlankheit verliert.
Dadurch, daß die Aufnahmekammer von einer zur Längsrichtung des
Führungsbahnsystems orthogonalen Endfläche der Führungswagen-Bau
gruppe oder -Teilgruppe her für den Einbau zugänglich ist, wird der Zu
sammenbau des Führungswagens zum betriebsfertigen Zustand weiter
erleichtert, da auch bei beengten räumlichen Verhältnissen im Bereich der
Endfläche am ehesten Platz für den Einbau zur Verfügung steht und die
Aufnahmekammer dank ihrer Orientierung parallel zur Führungsrichtung mit
einer einbauerleichternden, vergrößerten Länge ausgeführt werden kann,
ohne daß die Gesamtabmessungen des Führungswagens in nicht akzeptier
barer Weise vergrößert werden.
Dadurch, daß die Lüftfluideinwirkungsfläche an dem Bremsdruckgeberkol
ben angebracht ist, der auch die Bremsdruckgeberfläche zur Einwirkung auf
das Bremskraftwandlervolumen aufweist und nur mittelbar, und zwar mit
Übersetzung in Richtung größerer Andrückkraft, auf den Bremsschuh
einwirkt, reduziert sich auch die Lüftkraft, die notwendig ist, um den
jeweiligen Bremsschuh von der Bremsbahn gegen die Wirkung des Kraft
speichers abzuheben. Damit werden konstruktive Probleme bei der Bereit
stellung einer Lüftwirkung auch dann reduziert, wenn die Bremsschuhe mit
großer Kraft gegen die jeweilige Bremsbahn angedrückt werden sollen.
Außerdem kann das Lüftfluid von außen mit reduziertem Druck zugeführt
werden, was die Installation der Zuführungsleitungen für die Zuführung des
Lüftfluids erleichtert und Leckagen verhindert.
Das Bremskraftwandlervolumen kann
eine Flüssigkeit oder ein elastisches oder plastisches
Medium umfassen. Als Flüssigkeit kommt insbesondere
ein hydraulisches Öl in Frage. Als plastische oder elasti
sche Massen kommen insbesondere kautschukartige
Massen in Frage, die im wesentlichen inkompressibel
sein sollten.
Als Kraftspeicher kommen mechanische Federn, vor
zugsweise Schraubendruckfedern, oder Tellerfederpa
kete in Frage. Daneben können als Kraftspeicher auch
sogenannte Gasfedern verwendet werden, das sind Fe
dern, die ein abgeschlossenes, unter Druck stehendes
Gasvolumen enthalten, wobei dieses Gasvolumen auf
einen Kolben oder eine Membran einwirkt.
Durch das
Zusammenwirken des Bremsdruckgeberkolbens mit einem
Bremsdruckgeberzylinder wird eine Abdich
tung des Bremskraftwandlervolumens erreicht, wobei
natürlich zwischen dem Bremsdruckgeberzylinder und
dem Bremsdruckgeberkolben Dichtmittel vorgesehen
sind, welche die Relativbewegung zwischen diesen bei
den Teilen nicht oder nur unwesentlich behindern.
Die Lüftfluidzufuhr kann durch ein flexibles Schlauchsy
stem erfolgen, welches von einer stationären
Druckfluidquelle zu der Führungswagenbaugruppe
führt und mit entsprechenden Ventilmitteln ausgestaltet
ist, um den Druck des Lüftfluids innerhalb des Füh
rungswagens zu verändern.
Der Bremsdruckgeberkol
ben kann als ein Stufenkolben ausgeführt sein, an welchem
neben der Bremsdruckgeberfläche die Lüftfluideinwir
kungsfläche angebracht ist. Diese Lüftfluideinwirkungs
fläche kann dabei grundsätzlich unmittelbar von dem
von außen zugeführten Lüftfluid beaufschlagt sein; dies
ist aber nicht notwendig, wie im folgenden noch darge
legt werden wird.
Nach einer besonders erwünschten Ausführungsform
ist vorgesehen, daß die äußere Lüftfluidzufuhr auf ein im
Betrieb von äußerer Fluidzufuhr zu der Führungswa
genbaugruppe unabhängiges Lüftdruckwandlervolu
men einwirkt und daß dieses Lüftdruckwandlervolumen
auf die Lüftdruckeinwir
kungsfläche des Brems
druckgeberkolbens ein
wirkt.
Das Lüftdruckwandlervolumen kann
von einer Flüssigkeit, z. B. einem hydraulischen Öl, oder wie
derum von einem elastischen oder plastischen Medium
gebildet sein, wie es weiter oben definiert worden ist.
Von besonderem Vorteil ist es, wenn ein Lüftkraft
wandlerelement einerseits mit einer größeren Angriffs
fläche dem Lüftdruck da äußeren Lüftfluidzufuhr aus
gesetzt ist und andererseits mit einer kleineren Lüft
druckübermittlungsfläche auf das Lüftdruckwandlervo
lumen einwirkt. Bei dieser Ausführungsform ist es mög
lich, über flexible Schläuche ein äußeres Lüftfluid
geringen Drucks zuzuführen, so daß Ab
dichtungsprobleme in der Lüftfluidzufuhr reduziert
sind. Andererseits kann man unter Verwendung des
Lüftkraftwandlerelements in dem Lüftdruckwandlervo
lumen dann vergrößerte Drücke zeugen, um die Lüft
wirkung herbeizuführen. Dabei kann das Lüftkraft
wandlerelement beispielsweise als ein Lüftdruckwand
lerstufenkolben ausgeführt sein. Dieser kann dann die
dichte Trennung zwischen der äußeren Lüftfluidzufuhr
und dem Lüftdruckwandlervolumen übernehmen, ggf.
unter Verwendung von Dichtungen.
Der Bremsschuh kann von einem Bremskolben oder
einem Teil eines Bremskolbens gebildet sein, welcher
die Bremsdrucknehmerfläche aufweist. Anders ausge
drückt: Der Bremsschuh kann entweder einstückig mit
einem Bremskolben hergestellt sein; es ist aber auch
denkbar, daß der Bremskolben als gesondertes Element
ausgebildet ist, das auf den Bremsschuh einwirkt, indem
es etwa an letzterem kraftübertragend anliegt.
Bei U-förmiger Ausbil
dung der Führungswagenbaugruppe können minde
stens ein Kraftspeicher und ein zugehöriger Brems
druckgeberkolben in einem Schenkelbereich der U-för
migen Führungswagenbaugruppe angeordnet werden.
Vorteilhaft ist es bei einer solchen Ausführungsform,
wenn in beiden Schenkelbereichen der U-förmig ausge
bildeten Führungswagenbaugruppe je mindestens ein
Kraftspeicher mit zugehörigem Bremsdruckgeberkolben
angeordnet ist. Dies sorgt nicht nur für eine weitere
Erhöhung des Schlankheitsgrads, sondern darüberhin
aus auch für die Erzielung einer Symmetrie, welche hin
sichtlich der Einbaumöglichkeiten eine größere Varia
tionsbreite erlaubt.
Bei Vorhandensein mehrerer Kraftspeicher können
diese grundsätzlich über je eine zugehörige Brems
druckgeberfläche auf jeweils ein zugeordnetes Brems
kraftwandlervolumen einwirken. Es ist aber auch denk
bar und kann vorteilhaft sein, wenn bei Vorhandensein
mehrerer Kraftspeicher diese über je eine zugehörige
Bremsdruckgeberfläche auf ein gemeinsames Brems
kraftwandlervolumen einwirken. Dies gilt insbesondere
dann, wenn entsprechend einem im einzelnen noch zu
besprechenden weiteren Gestaltungsmerkmal eine
symmetrische Anordnung der Bremsschuhe beidseits ei
ner symmetrischen Führungsschiene vorliegt, wobei
Symmetrie hier auf eine Längssymmetrieebene entlang
der Achse der Führungsschiene bezogen ist.
Bei Vorhandensein mehrerer Bremsschuhe ist es von
Vorteil, wenn deren Bremsdrucknehmerflächen von ei
nem gemeinsamen Bremskraftwandlervolumen beauf
schlagt sind. Auch dies gilt wiederum insbesondere für
den Fall, daß die Bremsschuhe symmetrisch bezüglich
einer wie eben definiert gelegten Symmetrieebene an
geordnet sind.
Die Bremsschuhe können, wie schon angedeutet, in
paarweise symmetrischer Anordnung beidseits einer
zur Längsrichtung des Führungsbahnsystems parallelen
Mittelebene des Führungsbahnsystems und der Füh
rungswagenbaugruppe angeordnet sein. Dies gilt insbe
sondere dann, wenn das Führungsbahnsystem von Füh
rungsbahnen an zwei Seitenflächen einer gemeinsamen
Führungsschiene angeordnet sind.
Wenn die Aufnahmekammer der
Führungswagenbaugruppe für die Aufnahme des Kraft
speichers von einer zur Längsrichtung des Führungs
bahnsystems orthogonalen Endfläche der Führungswa
genbaugruppe oder einer Teilbaugruppe der Führungs
wagenbaugruppe her zugänglich ist,
so besteht immer die Möglichkeit, für
Wartungs- oder Justierungsarbeiten oder für ähnliche
Zwecke an die Aufnahmekammer und damit an den
Kraftspeicher heranzukommen, da der sich in Richtung
der Führungsbahnen an die Führungswagenbaugruppe
anschließende Raum auch bei sonst beengten räumli
chen Verhältnissen wegen der Beweglichkeit der Füh
rungswagenbaugruppe immer zur Verfügung steht.
Eine den Kraftspeicher aufnehmende Aufnahmekammer der
Führungswagenbaugruppe kann mit einem in Kraftwir
kungsrichtung verstellbaren Deckel versehen sein. Bei
spielsweise kann dieser Deckel durch Gewindemittel
verstellbar sein. Der verstellbare Deckel erlaubt es, die
Kraftwirkung des Kraftspeichers einzustellen, insbeson
dere wenn der Kraftspeicher von einer Schrauben
druckfeder oder einem Tellerfederpaket gebildet ist.
Bezüglich der Einbauverhältnisse eine Lüftkraft
wandlerelements ist es vorteilhaft, wenn dieses von ei
ner sich parallel zum Führungsbahnsystem erstrecken
den Begrenzungsfläche der Führungswagenbaugruppe
aus zugänglich ist. Da nämlich das Lüftkraftwandlerele
ment im Hinblick auf die Kraftwandlerfunktion mit ei
ner verhältnismäßig großen Querschnittsfläche ausge
führt werden soll, empfiehlt es sich, das Lüftkraftwand
lerelement länglich in Richtung des Führungsbahnsy
stems auszubilden.
Die Montage des Lüftkraftwandlerelements inner
halb einer Führungswagenbaugruppe läßt sich, insbe
sondere dann, wenn die Führungswagenbaugruppe
U-förmig ausgestaltet ist, dadurch erleichtern, daß das
Lüftkraftwandlerelement in einer durch einen Deckel
abgeschlossenen Lüftdruckwandlerkammer der Füh
rungswagenbaugruppe aufgenommen ist, wobei es sich
empfiehlt, bei U-förmiger Gestaltung der Führungswa
genbaugruppe diesen Deckel von der U-Außenseite her
zugänglich zu machen.
Bei U-förmiger Ausbildung der Führungswagenbau
gruppe ist es weiterhin vorteilhaft, wenn der bzw. die
Bremsschuhe in den jeweiligen Schenkelbereich der
Führungswagenbaugruppe von einer Schenkelinnenflä
che her eingesetzt ist.
Die Führungswagenbaugruppe umfaßt üblicherweise
einen Wagenkörper, an welchem die auf dem Führungs
bahnsystem laufenden Führungsmittel gelagert sind. An
diesem Wagenkörper kann grundsätzlich auch die
Bremseinrichtung angebaut werden.
Alternativ ist es aber auch möglich, daß die Führungs
mittel der Führungswagenbaugruppe und die Bremsein
richtung auf gesonderten Komponenten der Führungs
wagenbaugruppe angebracht sind, welche entweder un
mittelbar oder durch Vermittlung einer Brücke mitein
ander verbunden sind. Diese Alternative bietet den Vor
teil des Baukastensystems: Es können standardisierte
Führungswagen wahlweise mit oder ohne eine Brems
einrichtung aufnehmende Komponente zum Einsatz ge
bracht werden.
Für die Aufhebung der Bremswirkung bzw. Dämp
fungswirkung ist es in vielen Fällen ausreichend, wenn
einfach die Bremskraft auf den Bremsschuh aufhört Da
mit ist aber noch nicht notwendigerweise sichergestellt,
daß der Bremsschuh jegliche reibende Berührung mit
der Bremsbahn verliert. Wenn beabsichtigt ist, in einem
Betriebszustand, in dem weder blockiert noch gedämpft
werden soll, die Berührung zwischen dem Bremsschuh
und der zugehörigen Bremsbahn völlig zu unterdrüc
ken, beispielsweise um im Feinmechanikbereich exakte
Positionierungen der Führungswagenbaugruppe durch
einen schwachen Linearantrieb zu erreichen, so kann
man Vorsorge dafür treffen, daß der Bremsschuh durch
Unterdruck des Bremskraftwandlervolumens von der
Bremsbahn abgehoben werden kann.
Es ist grundsätzlich möglich, die Bremsbahn von min
destens einer Führungsbahn des Führungsbahnsystems
zu bilden. Dabei nimmt man allerdings in Kauf, daß die
Führungsbahn durch die Brems- und Dämpfbelastungen
zusätzlich abgenutzt wird. Will man das verhindern, so
wird empfohlen, die Bremsbahn von Führungsbahnen
des Führungsbahnsystems gesondert anzuordnen. Da
bei ist es von Vorteil, die Bremsbahn in ihrer Lage rela
tiv zu den Führungsbahnen so anzuordnen, daß durch
den Angriff da Bremsschuhs an der Bremsbahn keine
wesentliche Querkraft an der Führungswagenbaugrup
pe erzeugt wird, die zu einer Veränderung der Bela
stungsverhältnisse im Eingriffsbereich zwischen dem
Führungswagen und den Führungsbahnen führen könn
te.
Wenn neben der Bremsmöglichkeit eine ständige
Dämpfung erwünscht ist, so kann der Dämpfungsschuh
als ein Bremsschuh ausgebildet sein, welcher ständig
auch bei Lüftung der Brems- oder Feststellwirkung mit
geringerer, nur der Dämpfung dienender Reibung an
der Bremsbahn anliegt. Es ist allerdings auch denkbar,
daß man einerseits eine Andrückmöglichkeit des Brems
schuhs mit verhältnismäßig geringer Andrückkraft zum
Zwecke da Dämpfung vorsieht, daß man andererseits
aber die Möglichkeit gibt, auch diese Dämpfkraft zu
unterdrücken, etwa durch Unterdruckerzeugung in dem
Bremskraftwandlervolumen.
Der Einbau des Kraftspei
chers und des Bremskraft
wandlerkolbens parallel
zur Führungsrichtung des
Führungsbahnsystems ist
auch vorteilhaft, weil
durch die Bremskraftwand
lerfunktion ein vergrößer
ter Hub des Kraftspeichers
sich ergeben kann, der zu
einer verhältnismäßig gro
ßen Länge des Kraftspei
chers führt, der sich dann
bei paralleler Einbaurich
tung zur Führungsrichtung
leicht unterbringen läßt.
Die erfindungsgemäße Bremseinrichtung
kann für verschiedene Zwecke eingesetzt werden, bei
spielsweise im Werkzeugmaschinenbau, im Meßgeräte
bau, im Roboterbau. Die Bremseinrichtung erweist sich
als vorteilhaft, wenn es gilt, durch äußere Antriebe, z. B.
Hydraulikantriebe, rasche Bewegungen der Führungs
wagenbaugruppe längs einer Führungsbahn durchzu
führen und diese kurzfristig zum Stillstand zu bringen.
Die Möglichkeit, mit der erfindungsgemäßen Einrich
tung eine Dämpfung herbei zuführen, erweist sich als
vorteilhaft, wenn es gilt, die Beeinflussung präziser Posi
tionen der Führungswagenbaugruppe durch Schwin
gungen zu unterdrücken.
Ein Vorteil der erfindungsgemäßen Brems
einrichtung
liegt auch
darin, daß sie als "Sicherheitsbremse" wirkt
in dem Sinne, daß sie
stets auf Brems- oder Dämpfungsbetrieb geschaltet ist,
wenn eine äußere Signal- oder Energiezufuhr unterbro
chen wird.
Die beiliegenden Figuren erläutern die Erfindung an
hand eines Ausführungsbeispiels. Es stellen dar:
Fig. 1 eine Linearführungseinrich
tung mit erfindungsgemäßer Bremseinrichtung in schematischer Übersicht;
Fig. 2 einen Schnitt nach Linie II-II der Fig. 1;
Fig. 3 eine Endansicht in Pfeilrichtung III der Fig. 1
und
Fig. 4 einen Schnitt nach Linie IV-IV der Fig. 3 wie
derum in schematischer Darstellungsweise.
In Fig. 1 ist eine Führungsschiene mit 10 bezeichnet. Diese
Führungsschiene 10 weist eine Basisfläche 12, eine Kopffläche
14 und zwei Seitenflächen 16 auf. Die Führungsschiene 10 wird
von Bohrungen 18 durchsetzt und kann mittels diese Bohrungen 18
durchsetzender Bolzen auf einer Grundkonstruktion (nicht darge
stellt) befestigt werden.
Auf der Führungsschiene 10 ist eine Führungswagenbaugruppe 20
längs einer Schienenachse 22 verschiebbar geführt. Die Füh
rungswagenbaugruppe 20 besteht aus einer Läuferbaugruppe 24 und
einer Bremseinrichtungsbaugruppe 26. An der Läuferbaugruppe 24
sind Bohrungen 28 angedeutet. Diese als Gewindebohrungen ausge
bildeten Bohrungen dienen dem Eingriff von Bolzen, mittels
welcher ein Objekt, beispielsweise ein Tisch, auf der Läufer
baugruppe 24 befestigt werden kann.
Die Bremseinrichtungsbaugruppe 26 kann in analoger Weise an dem
Objekt befestigt sein, so daß dann die Bremseinrichtungsbau
gruppe 26 mittelbar über das Objekt oder eine Brücke mit der
Läuferbaugruppe 24 verbunden ist. Es ist aber auch denkbar, daß
die Bremseinrichtungsbaugruppe 26 durch Befestigungsschrauben
30 an der Läuferbaugruppe 24 befestigt ist.
In Fig. 2 ist der Grundaufbau der Läuferbaugruppe 24 angedeu
tet. Diese Läuferbaugruppe 24 umfaßt einen Grundkörper 32 und,
wie aus Fig. 1 ersichtlich, Endplatten 34. Die Läuferbaugruppe
24 ist auf der Führungsschiene 10 durch insgesamt vier endlose
Kugelumläufe oder alternativ Rollenumläufe geführt. Die Kugel
umläufe sind mit 36 und 38 bezeichnet. Jeder Kugelumlauf 36, 38
weist eine tragende Laufkugelreihe 36a bzw. 38a und eine rück
laufende Laufkugelreihe 36b bzw. 38b auf. Die tragenden und die
rücklaufenden Laufkugelreihen 36a, 38a bzw. 36b, 38b sind durch
Bogenkugelreihen (nicht eingezeichnet) miteinander verbunden,
welche in den Endplatten 34 geführt sind. Die tragenden Laufku
gelreihen 36a und 38a laufen auf Führungsbahnen 40 und 42 der
Seitenflächen 16. Wegen weiterer Einzelheiten des Aufbaus der
Läuferbaugruppe 24 kann auf die EP 0 211 243-A und die korre
spondierende US-PS 4,743,124 verwiesen werden. In diesen beiden
Veröffentlichungen ist neben der Möglichkeit von Kugelumlauf
führungen auch die Möglichkeit von Rollenumlaufführungen darge
stellt und beschrieben; beide Möglichkeiten kommen für die
vorliegende Konstruktion in Frage.
Die Bremseinrichtungsbaugruppe 26 weist, wie aus Fig. 3 und 4
ersichtlich, einen U-förmigen Grundkörper 44 auf, welcher die
Führungsschiene 10 umgreift und mit seinen Schenkeln 46 den
Seitenflächen 16 der Schiene 10 gegenüberliegt.
Im folgenden genügt die Beschreibung einer Symmetriehälfte der
in Fig. 3 und 4 dargestellten Bremseinrichtungsbaugruppe 26, da
diese in bezug auf eine, durch die Achse 22 verlaufende und zur
Zeichenebene der Fig. 4 orthogonalen, Symmetrieebene 48 symme
trisch unterteilt ist. An dem Schenkel 46 des Grundkörpers 44
ist ein Bremsschuhzylinder 50 angebaut, und zwar so, daß er der
Seitenfläche 16 der Führungsschiene 10 gegenüberliegt. In dem
Bremsschuhzylinder 50 ist ein Bremsschuh 52 aufgenommen, wel
cher gegen eine Bremsfläche 54 der Führungsschiene 10 andrück
bar ist. Die Bremsfläche 54 ist, wie aus Fig. 1 zu ersehen,
zwischen den beiden Führungsbahnen 40 und 42 angeordnet. Der
Bremsschuh 52 ist als ein Kolben ausgebildet, welcher dichtend
in dem Bremsschuhzylinder 50 geführt ist. An der Rückseite des
Bremsschuhs 52 befindet sich ein Druckraum 56, der sich über
die gesamte Rückseite des Bremsschuhs 52 erstreckt. In diesem
Druckraum 56 befindet sich ein Bremskraftwandlermedium, welches
durch Doppelstrichschraffur angedeutet ist. Dieses Bremskraft
wandlermedium ist beispielsweise ein hydraulisches Öl. Das
Bremskraftwandlermedium füllt auch einen Leitungsweg 58 und
einen Bremsdruckgeberzylinder 60, der einen Bremsdruckgeberkol
ben 62 aufnimmt. Der Bremsdruckgeberkolben 62 liegt an seinem
in Fig. 4 oberen Ende mit einer Bremsdruckgeberfläche 64 an dem
Bremskraftwandlermedium an. Die von dem Bremskraftwandlermedium
gefüllten Räume 56, 60 und Leitungswege 58 werden zusammen mit
dem Bremskraftwandlermedium insgesamt als Bremskraftwandlervo
lumen bezeichnet. Es liegt beidseits der Symmetrieebene 48 ein
solches Bremskraftwandlervolumen 56, 58, 60 vor. Diese beiden
Bremskraftwandlervolumina 56, 58, 60 hängen über einen Leitungs
weg 66 zusammen.
Der Bremsdruckgeberkolben 62 ist als ein Stufenkolben ausge
bildet, welcher an seiner Unterseite in Fig. 4 durch eine als
Kraftspeicher wirkende Schraubendruckfeder 68 beaufschlagt ist.
Die Schraubendruckfeder 68 steht unter ständiger Vorspannung
zwischen dem Bremsdruckgeberkolben 62 und einem Schraubdeckel
70, welche an dem Ende einer von der Endfläche 74 des Grundkör
pers 44 aus in den Grundkörper 44 eingebohrte Aufnahmekammer 76
abschließt. Durch Verdrehen des Schraubdeckels 70 mit Hilfe von
Werkzeugangriffsflächen 78 kann die Vorspannung der Schrauben
druckfeder 68 aufgebracht und eingestellt werden. Die Aufnahme
kammer 76 ist mit Luft gefüllt und drucklos. Der Bremsdruckge
berkolben 62 ist als ein Stufenkolben ausgebildet und weist
eine Lüftfluideinwirkungsfläche 80 auf. Diese Lüftfluideinwir
kungsfläche 80 begrenzt eine Ringkammer 82. Diese Ringkammer 82
ist von dem Bremsdruckgeberzylinder 60 durch Dichtungsmittel
getrennt und außerdem von der Aufnahmekammer 76 durch Dich
tungsmittel getrennt. Beispielsweise kann in der Ringnut 84
eine Ringdichtung aufgenommen sein.
Die Ringkammer 82 ist mit einem Lüftdruckwandlervolumen ge
füllt, das durch Kreuzschraffur angedeutet ist. Dieses Lüft
druckwandlervolumen ist über eine Leitung 86 mit einer Zylin
derkammer 88 verbunden, die an eine Lüftdruckübermittlungs
fläche 90 eines Lüftkraftwandlerelements 92 angrenzt. Das Lüft
kraftwandlerelement 92 ist als ein Stufenkolben ausgebildet,
der einerseits in der Zylinderkammer 88 und andererseits in
einer durch einen Deckel 93 abgeschlossenen Lüftkraftwandler
kammer 94 der Führungswagenbaugruppe 20 geführt ist. Das Lüft
kraftwandlerelement 92 ist von einer Begrenzungsfläche 95 der
Führungswagenbaugruppe 20, welche Begrenzungsfläche 95 sich
parallel zur Führungsschiene 10 erstreckt, her zugänglich. Das
Lüftkraftwandlerelement 92 weist auf seiner von der Lüftdruck
übermittlungsfläche 90 abgelegenen Seite eine Angriffsfläche 96
auf. Die Angriffsfläche 96 besitzt einen wesentlich größeren
Flächeninhalt als die Lüftdruckübermittlungsfläche 90. Das
Lüftkraftwandlerelement 92 ist aus zwei miteinander verschraub
ten Teilen 92a und 92b zusammengesetzt. Die Angriffsfläche 96
des Lüftkraftwandlerelements 92 ist dem Druck eines von außen
zugeführten Lüftfluids ausgesetzt, welches über eine Ventil
anordnung 100 von einer äußeren Lüftfluidzufuhr 98 kommend an
die Angriffsfläche 96 des Lüftkraftwandlerelements 92 herange
führt ist, und zwar über eine flexible Leitung 102. Die Leitung
102 endet an einer Stirnseite des Deckels 93. Das von außen
zugeführte Lüftfluid durchströmt den Deckel 93 und beaufschlagt
die Angriffsfläche 96. Ein Bohrungssystem 104 stellt Entlüf
tungsbohrungen dar.
Durch die Schraubendruckfeder 68 wird das flüssige Bremskraft
wandlermedium des Bremskraftwandlervolumens 56, 58, 60 unter
Druck gesetzt. Dieser Druck wirkt auf die Bremsdrucknehmer
fläche 57 des Bremsschuhs 52 ein. Da nun die Bremsdruckgeber
fläche 64 in ihrem Flächeninhalt wesentlich kleiner ist als die
Bremsdrucknehmerfläche 57, wird der Bremsschuh 52 mit einer
wesentlich größeren Andrückkraft gegen die Bremsfläche 54
angedrückt, im Vergleich zu der von der Schraubendruckfeder 68
auf den Bremsdruckgeberkolben 62 ausgeübten Kraft. Dies bedeu
tet, daß man mit einer verhältnismäßig geringen Vorspannung in
der Schraubendruckfeder 68 eine große Andrückkraft zum Andrück
ken des Bremsschuhs 52 gegen die Bremsfläche 54 erzeugen kann.
Folglich läßt sich die Schraubendruckfeder 68 und nach ihr der
Deckel 70 leicht in die Aufnahmekammer 76 einbauen. Entspre
chend dem Flächeninhaltsverhältnis zwischen der Bremsdruckge
berfläche 64 und der Bremsdrucknehmerfläche 57 entspricht einem
kleinen Hub zwischen der Bremsstellung und der Lüftstellung des
Bremsschuhs 52 ein relativ großer Hub des Bremsdruckgeberkol
bens 62. Dieser größere Hub des Bremsdruckgeberkolbens 62 läßt
sich aber innerhalb des Schenkels 46 des Grundkörpers 44 leicht
unterbringen, weil die Achse der Schraubendruckfeder 68 und die
Achse des Bremsdruckgeberkolbens 62 in dem Schenkel 46 des
Grundkörpers 44 parallel zur Achse 22 der Linearführungsein
richtung angeordnet ist.
Im Bremsbetrieb ist die Leitung 102 und damit die Angriffs
fläche 96 des Lüftkraftwandlerelements 92 drucklos.
Wenn die Bremseinrichtung gelüftet werden soll, wird unter
Vermittlung der Ventileinrichtung 100 von der stationären
Lüftfluidzufuhr 98 Lüftfluiddruck an die Angriffsfläche 96 des
Lüftkraftwandlerelements 92 gegeben. Durch das Flächeninhalts
verhältnis der Angriffsfläche 96 einerseits und der Lüftdruck
übermittlungsfläche 90 andererseits wird auch bei verhältnis
mäßig geringem Druck der äußeren Lüftfluidzufuhr 98 ein großer
Druck in dem Lüftdruckwandlervolumen (Kreuzschraffur) 82, 86, 88
erzeugt und damit ein ausreichender Druck an der Lüftfluid
einwirkungsfläche 80 des Bremsdruckgeberkolbens 62, um diesen
gegen die Wirkung der Schraubendruckfeder 68 in Fig. 4 nach
unten zurückzudrücken mit der Folge, daß der Druck in dem
Bremskraftwandlerfluid (Doppelstrichschraffur) 56, 58, 60 abge
baut wird und der Bremsschuh 52 nicht mehr gegen die Brems
fläche 54 gedrückt wird. Man erkennt den Vorteil, daß bei einem
verhältnismäßig geringen Druck in den flexiblen Leitungen 102
ein großer Druck zum Lüften des Bremsschuhs 52 in dem kreuz
schraffierten Lüftdruckwandlervolumen 82, 86, 88 erzeugt werden
kann.
Wenn erwünscht, kann der Bremsschuh 52 von der Bremsbahn 54 so
weit gelüftet werden, daß keine reibende Berührung mehr statt
findet. Dies ist dadurch möglich, daß durch die Verschiebung
des Bremsdruckgeberkolbens 62 nach unten in dem Bremsdruckge
berzylinder 60 rückseitig des Bremsdruckgeberkolbens 62 ein
Unterdruck erzeugt wird, welcher den Bremsschuh 52 von der
Bremsfläche 54 abhebt.
Falls erwünscht, kann man auch auf die Rückseite des Brems
schuhs 52 eine Schraubendruckfeder einwirken lassen, welche
dafür sorgt, daß auch nach Abbau des Drucks in dem Bremskraft
wandlervolumen 56, 58, 60 noch eine vorgegebene verminderte
Andrückwirkung auf den Bremsschuh 52 in Richtung auf die Brems
fläche 54 besteht und damit eine Dämpfungswirkung erhalten
bleibt.
Der Bremsschuhzylinder 50 ist in eine Ausnehmung an der Innen
seite des Schenkels 46 eingebaut. Natürlich ist es auch mög
lich, den Bremsschuh 52 unmittelbar in einer Ausnehmung des
Schenkels 46 gleiten zu lassen.
An dem Deckel 70 ist ein Führungsbolzen 71 für die Schrauben
druckfeder 68 angebracht. Der Deckel 70 und der Führungsbolzen
71 können jedoch auch einstückig ausgebildet sein.
Die Lüftfluidzufuhr 98 arbeitet vorzugsweise mit Druckluft.
Die Bedeutung der erfindungsgemäßen Vorrichtung erkennt man
ohne weiteres daran, daß man am Bremsschuh 52 eine Haltekraft
von bis zu 3.000 Newton erzeugen kann und dies mit verhältnis
mäßig geringer Vorspannkraft an der Schraubendruckfeder 68.
Die symmetrische Anordnung der beiden Bremsschuhe 52 und deren
Einwirkung auf die Bremsflächen 54 sorgt dafür, daß bei Brem
sung keine wesentlichen Reaktionskräfte an den tragenden Lauf
kugelreihen 36a, 38a und den ihnen zugeordneten Führungsbahnen
40, 42 auftreten.
Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Lösung kann darin
gesehen werden, daß die äußere Fluidzufuhr auf Luftdruckbasis
erfolgen kann, während innerhalb der Führungswagenbaugruppe im
übrigen mit hydraulischen Medien, insbesondere Drucköl, ge
arbeitet werden kann. Diese hydraulischen Medien können vom
Hersteller der Linearführungseinrichtung bereits eingefüllt und
abgeschlossen werden. Der Abnehmer der Linearführungseinrich
tung braucht sich also nicht mit der Füllung der hydraulischen
Medien in dem Führungswagen zu befassen und auch nicht mit
deren Abdichtung. Er braucht lediglich eine Druckluftzuleitung
102 an den Führungswagen anzuschließen.