DE202007014518U1

DE202007014518U1 - Vier-Segment-Bremse

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Publication number: DE202007014518U1
Application number: DE202007014518U
Authority: DE
Original assignee: Chr Mayr GmbH and Co KG
Current assignee: Chr Mayr GmbH and Co KG
Priority date: 2007-10-17
Filing date: 2007-10-17
Publication date: 2007-12-20
Anticipated expiration: 2017-10-18
Also published as: ES2363919T3; WO2009049871A1; CN101828045B; ATE493591T1; EP2201260B1; EP2201260A1; CN101828045A; DE502008002179D1

Abstract

Anbau einer elektromagnetisch, lüftenden Federdruckbremse an eine Maschinenwand oder ähnliches, dadurch gekennzeichnet, dass die Bremse einen rechteckigen Spulenträger (1) mit vier stirnseitig gleichmäßig verteilten Magnetspulen (3.1, 3.2, 3.3, 3.4) enthält und vier rechteckige Ankerscheiben (2.1, 2.2, 2.3, 2.4) zugeordnet sind, welche auf einen gemeinsamen Bremsrotor (4) mit zwei auf jeder Seite angebrachten Reibbelägen (5) drücken und der Bremsrotor (4) auf einer axial verzahnten Nabe (6) axial beweglich ist und die vier unabhängig voneinander betätigbaren Bremskreise zusammen ein redundantes Bremsmoment von 133,33 % eines geforderten redundanten Bremsmomentes von 100 % ergeben.

Description

Stand der Technik:
Aus der Offenlegungsschrift DE 10 2005 022 898 A1 der Fa. Mayr ist bekannt, dass eine oder mehrere elektromagnetisch lüftende, ruhestrombetätigte Federdruckbremsen an einer Maschinenwand oder dergleichen befestigt werden, dass die Bremsen stirnseitig am Umfang verteilt auf einen axial beweglichen Bremsrotor mit links und rechts durchgehenden Reibbelägen wirken, wobei an der Maschinenwand oder der Flanschplatte die linke Fläche des Reibbelages und auf der Ankerscheibe die rechte Fläche des Reibbelages abgebremst wird. Bei den elektromagnetischen Federdruckbremsen handelt es sich um rechteckig ausgeführte Bremsen mit ovalen Spulen.
In 5 wird eine weitere Ausgestaltung der Bremse offenbart, indem die Magnetspule 2 nicht oval ist, sondern aufgeteilt in zwei kreisrunde Spulen pro Bremse. Eine kreisrunde Spule lässt sich kostengünstiger fertigen als eine ovale Spule. In Anspruch 3 wird darauf hingewiesen, dass der Spulenträger und die Ankerscheibe rechteckig ausgeführt sind und sich pro Bremse je 2 ringförmig ausgeführte Magnetspulen raumoptimiert befinden.
In der DE 10 2006 016 434 A1 der Fa. Mayr wird ebenfalls eine elektromagnetisch lüftende Federdruckbremse beschrieben, wobei die Bremse nicht aus zwei rechteckigen Spulenträgern, wie bei DE 10 2005 022 898 A1 , sondern nur einem rechteckigen Spulenträger mit zwei ovalen gegenüberliegenden Spulen handelt. Der rechteckige Spulenträger mit den zwei ovalen Spulen hat zwei rechteckige Ankerscheiben zugeordnet, welche ebenfalls auf einen gemeinsamen Rotor, mit zwei auf jeder Seite angebrachten Reibbelägen drückt. Der Rotor befindet sich ebenfalls auf einer axial verzahnten Nabe und ist axial beweglich.
Aufgabenstellung:
Als Aufgabe wurde gesehen, dass aufbauend auf die Offenlegungsschrift DE 10 2005 022 898 A1 und der DE 10 2006 016 434 A1 eine weitere Optimierung einer Bremse geschaffen wird, welche auf die Stirnfläche eines rotierenden Elementes angreift. Da es sich bei diesen elektromagnetischen Federdruckbremsen um Bremsen handelt, welche in der Aufzugstechnik und Bühnentechnik eingesetzt werden, müssen diese Bremssysteme unbedingt redundant sein.
Um die Redundanz zu erreichen, besteht die Möglichkeit einfach zwei gleiche Bremsen hintereinander anzuordnen und somit ein absolut redundantes Bremssystem zu erreichen. Als weitere Möglichkeit besteht zwei gleiche Bremsen am Umfang anzuordnen, welche beide gleichzeitig axial auf den Bremsrotor wirken. Dies wird in der DE 10 2005 022 898 A1 dargestellt. In der DE 10 2006 016 434 A1 wird eine komplette Bremse mit zwei redundanten Bremskreisen integriert in einer Bremse gezeigt.
Bei beiden Bremssystemen besteht der Nachteil, dass bei einer NOT-Bremsung, wie z.B. bei einem Stromausfall beide Bremsen schlagartig abbremsen und starke Stöße und Schwingungen entstehen. Es wird also mit 200 % Bremsmoment (100 % Bremsmoment je Bremse) abgebremst. Da es sich um ein redundantes Bremssystem handeln muss, muss die Auslegung auf 200 % erfolgen, da im Störfall einer Bremse immer noch 100 % Bremsmoment in der Anlage vorhanden sein müssen.
Die Aufgabe besteht außer einer Optimierung einer Bremse auch noch darin, dass ein Bremssystem geschaffen wird, das im Notfall nicht mit 200 % abbremst sondern mit einem niedrigeren Wert, wie z.B. 133,33 %, aber trotzdem beim Ausfall eines Bremskreises immer noch 100 % des Bremsmomentes beinhaltet.
Mit einem weicheren und nicht stoßartigem Abbremsen im Notfall können auch die nachfolgenden Bauteile kleiner und günstiger dimensioniert werden.
Lösung:
Eine Optimierung und ein weicheres Abbremsen wird dadurch erreicht, dass man eine rechteckig ausgeführte Bremse (quadratisch), mit jeweils gleichmäßig am Umfang verteilten vier runden Spulen und ihren jeweils vier rechteckigen (quadratisch) zugeordneten Ankerscheiben, entsprechend mit Federn beaufschlagt, um gegen den Bremsrotor axial zu drücken, welcher dann ein entsprechendes Bremsmoment erzeugt.
Alle vier Spulen mit ihren Ankerscheiben können separat betätigt werden und können auch separat überprüft werden.
Für die Drehmomentauslegung gilt folgende Berechnung:
Alle vier Bremskreise haben zusammen 133,33 % Bremsmoment. Fällt nun ein Bremskreis durch einen Fehler aus, werden immer noch die geforderten 100 % Bremsmoment erreicht.
Sollte allerdings eine Notbremsung stattfinden, bei welcher immer alle vier Bremskreise wirken, wird ein Bremsmoment von 133,33 % erzeugt.
In Gegenüberstellung zu den bisherigen redundanten Bremssystemen wird hier eine wesentliche Verbesserung erzielt. Bei den vorhandenen Bremssystemen mit doppelter Bremse wird folgende Berechnung angesetzt:
Nachdem beim Ausfall einer Bremse immer noch 100 % Bremsmoment vorhanden sein muss, müssen beide Bremsen jeweils auf 100 % ausgelegt sein und es ergeben sich für zwei Bremsen also 200 %.
Ergibt sich ein Notfall, werden beide Bremsen zur gleichen Zeit betätigt und es wird mit 200 % abgebremst. Dies ist sehr stoßartig und erzeugt Schwingungen und die entsprechenden Bauteile müssen ausreichend dimensioniert werden. Bei dem erfindungsgemäßen Bremssystem werden nur 133,33 % aktiv und es werden 66,66 % weniger Bremsmoment wirksam.
Ausführungsbeispiel:
In den Zeichnungen sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt:
1 zeigt einen Schnitt durch die Bremse, wobei in der oberen Hälfte die Spule geschnitten wird und in der unteren Hälfte die Druckfedern und die Drehmomentübertragung vom Spulenträger zur Ankerscheibe.
2 zeigt die linke Seitenansicht von 1 mit den vier Magnetspulen gestrichelt gezeichnet.
3 zeigt eine Explosionszeichnung mit den drei Baugruppen Flanschplatte, Reibscheibe und Spulenträger mit den vier unabhängigen Ankern.
4 zeigt ein Schrägbild von der Rückseite der Bremse mit den beiden steckbaren Handlüftungen für die Notbetätigung.
5 zeigt die Rückseite der Bremse mit den vier Mikroschaltern zum Abgreifen der Betätigung der vier Ankerscheiben (Luftüberwachung).
Beschreibung:
In 1 wird die Bremse im Schnitt dargestellt. Es handelt sich um eine ruhestrombetätigte Federdruckbremse mit folgender Wirkungsweise:
Wird auf den Spulenträger 1 mit seinen Spulen 3 (3.1, 3.2, 3.3, 3.4) eine Gleichspannung gegeben, erzeugt der Spulenträger 1 ein Magnetfeld und die vier Ankerscheiben 2 (2.1, 2.2, 2.3, 2.4) werden über einen Luftspalt gegen den Federdruck von Druckfedern 9 angezogen. Dadurch kann der Bremsrotor mit den beiden Reibbelägen 5 sich frei drehen. Über eine nicht dargestellte Welle, welche es abzubremsen gilt, wird die verzahnte Nabe 6 befestigt. Das Drehmoment wird über eine Passfederverbindung von der Welle auf die verzahnende Nabe 6 übertragen. Von der verzahnten Nabe 6 wird das Drehmoment über eine Verzahnung im Bremsrotor 4 weitergeleitet. Wird nun der Strom von den Magnetspulen 3 (3.1, 3.2, 3.3, 3.4) weggenommen, bricht das Magnetfeld zusammen und die Ankerscheiben 2 (2.1, 2.2, 2.3, 2.4) werden über die Druckfedern 9 gegen den Bremsrotor 4 mit den beiden Reibbelägen 5 gedrückt. Als Gegenreibfläche dient eine Flanschplatte 16, welche mit Befestigungsschrauben 17 an einer nicht dargestellten Maschinenwand befestigt wird. Die Drehmomentübertragung auf die Ankerscheibe erfolgt mittels Übertragungsstifte 10, welche im Spulenträger 1 eingepresst sind und in die Bohrung 11 der Ankerscheibe 2 hineinragen. Mit Befestigungsschrauben 7 wird die Bremse über Abstandsbuchsen 8 an der Flanschplatte 16 befestigt. Mit diesen Abstandsbuchsen 8 wird dann der Luftspalt zwischen Spulenträger 1 und den Ankerscheiben 2 (2.1, 2.2, 2.3, 2.4) erzeugt, welcher beim Anziehen der Ankerscheibe auf 0 zurückgeht und den Bremsrotor 4 zum Drehen freimacht.
In 2 wird gezeigt, dass es sich nicht nur um eine Magnetspule 3, sondern um vier Magnetspulen 3.1, 3.2, 3.3, 3.4 handelt, welche alle vier separat mit Strom angesteuert werden können.
In 3 wird deutlich, dass für jede einzelne Magnetspule 3 jeweils eine separate Ankerscheibe 2.1, 2.2, 2.3, 2.4 zugeordnet ist. Somit werden vier getrennte unabhängige Bremskreise erzielt.
In 4 und 5 wird gezeigt, dass am Spulenträger 1 sich vier Mikroschalter 15 an jeder abgeflachten Ecke des Spulenträgers 1 befinden und somit jede der vier Ankerscheiben 2.1, 2.2, 2.3, 2.4 abgegriffen wird, ob die Bremse gebremst, oder gelüftet ist. Diese vier Mikroschalter 15 können jeder separat, so wie auch in Reihe geschaltet werden. Bei einer Reihenschaltung wird nur der Störfall angezeigt, während wenn sie separat angesteuert sind, kann auch der entsprechend defekte Bremskreis festgestellt werden.
In 4 und 5 wird die Nothandlüftung dargestellt. Hierbei handelt es sich um einen Nothandlüftbügel links 13 und einen Nothandlüftbügel rechts 14, welche in Luftrichtung 18 zusammengedrückt werden, um beim Stromausfall die Bremse zu lüften, d.h. freizumachen. Über die Schrauben 12 für die Nothandlüftung, welche in die vier Ankerscheiben 2.1, 2.2, 2.3, 2.4 eingeschraubt sind, wird durch Betätigung der beiden Nothandlüftbügel 13 und 14 die vier Ankerscheiben 2.1, 2.2, 2.3, 2.4 gegen den Spulenträger 1 angezogen und die Bremse mechanisch freigemacht (gelüftet).

1: Spulenträger
2: Ankerscheibe
2.1: 1. Ankerscheibe
2.2: 2. Ankerscheibe
2.3: 3. Ankerscheibe
2.4: 4. Ankerscheibe
3: Magnetspule
3.1: 1. Magnetspule
3.2: 2. Magnetspule
3.3: 3. Magnetspule
3.4: 4. Magnetspule
4: Bremsrotor
5: Reibbeläge
6: Verzahnte Nabe
7: Befestigungsschrauben
8: Abstandsbuchse
9: Federn
10: Übertragungsstift
11: Bohrung in Ankerscheibe 2
12: Schraube für Nothandlüftung
13: Nothandlüftbügel links
14: Nothandlüftbügel rechts
15: Mikroschalter Luftüberwachung
16: Flanschplatte
17: Befestigungsschrauben für Flanschplatte 16
18: Luftrichtung
19: Abdeckung der Bremse

Claims

Anbau einer elektromagnetisch, lüftenden Federdruckbremse an eine Maschinenwand oder ähnliches, dadurch gekennzeichnet, dass die Bremse einen rechteckigen Spulenträger (1) mit vier stirnseitig gleichmäßig verteilten Magnetspulen (3.1, 3.2, 3.3, 3.4) enthält und vier rechteckige Ankerscheiben (2.1, 2.2, 2.3, 2.4) zugeordnet sind, welche auf einen gemeinsamen Bremsrotor (4) mit zwei auf jeder Seite angebrachten Reibbelägen (5) drücken und der Bremsrotor (4) auf einer axial verzahnten Nabe (6) axial beweglich ist und die vier unabhängig voneinander betätigbaren Bremskreise zusammen ein redundantes Bremsmoment von 133,33 % eines geforderten redundanten Bremsmomentes von 100 % ergeben.
Bremse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die rechteckig ausgeführte Bremse mit den rechteckigen Ankerscheiben (2.1, 2.2, 2.3, 2.4) quadratisch ausgeführt ist.
Bremse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass für jeden der vier Bremskreise eine Luftüberwachung (15) zugeordnet ist.
Bremse nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die vier Luftüberwachungen (15) elektrisch in Reihe geschaltet sind.
Bremse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass im Spulenträger (1) Übertragungsstifte (10) eingepresst sind, welche in die Bohrungen (11) der Ankerscheibe (2) hineinragen und als Führung der Ankerscheibe und zur Drehmomentübertragung dienen.
Bremse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zur Betätigung der Nothandlüftung zwei Nothandlüftbügel (13 und 14) unter die Schrauben für die Nothandlüftung (12) gesteckt werden und beim Zusammendrücken der beiden Nothandlüftbügel (13 und 14) in Luftrichtung (18) die Bremse gelüftet (freigemacht) wird.