DE2138640A1 - Elektromagnetische reibungsfesthalteeinrichtung - Google Patents

Description

betreffend
Elektromagnetische Reibungsfesthalteeinrichtung

Die Erfindung betrifft eine elektromagnetische Reibungsfesthalteeinrichtung, die auch als eine Reibungsbremse bezeichnet werden kann, zum Festhalten oder Bremsen eines insbes. rotationssymmetrischen Körpers, wie beispielsweise einer Stange, einer Welle oder dergl., gegen Axial-und/oder Winkelbewegungen (Linear- oder Rotationsbewegungen), mit wenigstens einer am Umfang des Körpers angreifenden in eine Festhaltestellung vorgespannten Halte- bzw. Bremsbacke und einer elektromagnetischen Betätigungsvorrichtung für die oder jede Haltebacke mit einem in Axial- und Umfangsrichtung festgelegten Elektromagneten, dessen durch Druckfedern axial vorgespannter und verschieblicher Anker über ein Zwischenglied die oder jede Haltebacke im entregten Zustand an den Körper angedrückt und im erregten Zustand von ihm freigegeben hält./Es gibt seit'langem Möglichkeiten, Körper, wie beispielsweise Kolbenstangen, die eine Linearbewegung ausführen können, elektromagnetisch zur Bewegung freizugeben und durch mechanische Kräfte in den Ruhezustand zu bringen. Dabei bedient man sich vornehmlich Halte- bzw. Bremsbacken, die mit einer Betätigungsvorrichtung, insbes. einer elektromagnetischen Betätigungsvorrichtung,- zur Anlage an den Körper gebracht werden und, soll eine Bewegung ermöglicht sein, entweder abgehoben

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oder doch zumindest so weit entlastet werden, daß die erforderliche Bewegung ausgeführt werden kann. Es ist dabei vielfach üblich, das Lüften der altebacken bzw. Freigeben der Kolbenstange elektromagnetisch vorzunehmen und die Kolbenstange durch Einwirkung mechanischer Kräfte, die beispielsweise von Gewichten oder Federn aufgebracht werden, in den Anlage- oder Ruhezustand zu bringen. Umgekehrt ist es auch möglich, das Festhalten mit Hilfe der durch den Elektromagneten der Betätigungsvorrichtung auf die Hal.tebacken ausgeübten Kraft zu bewirken, so daß nach Abschalten des Elektromagneten die Kolbenstange oder Welle oder dergl. frei beweglich ist.

Die bekannten Vorrichtungen haben den Nachteil, daß die Betätigungsvorrichtung für die Bremsbacken neben dem festzuhaltenden Körper angeordnet sind, und somit asymmetrisch die Kräfte auf die Haltebacken eingeleitet werden müssen, was das Kompensieren freier Momente erforderlich macht.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine elektromagnetische Reibungsfesthalteeinrichtung zu schaffen, deren Betätigungsvorrichtung symmetrisch auf die am Umfang des festzuhaltenden Körpers vorgesehenen Haltebacken die Haltekraft eingeleitet werden kann, wobei die Festhalteeinrichtung an beliebiger Stelle der LängserStreckung des Körpers angeordnet werden kann sdII. Es darf also nicht erforderlich sein, daß die Festhalteeinrichtung am freien Ende oder Stirnende eines rotationssymmetrischen Körpers, beispielsweise einer Welle, eingebaut werden muß, wie dies bei. den üblichen elektromagnetischer. Reibungsbremsen oder-Kupplungen der Fall ist.

Diese Aufgabe ist gemäß der Erfindung für die eingangs erwähnte Reibungsfesthalteeinrichtung dadurch gelöst, daß als Zwischenglied zwischen einer rotationssymmetrisch zum Körper vorgesehenen Ankerscheibe und der oder jeder Haltebacke Ringspannfedern vorgesehen sind, die bei axialer Belastung durch die

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Ankerscheibe sich radial verengen und jede Haltebacke an den Körper andrücken. Unter RingSpannfedern oder kurz Ringfedern sind ringförmige durch Axialbelastung radial verformbare Körper zu verstehen, wie sie insbes. in der beigefügten Zeichnung dargestellt sind.

Durch die Erfindung ist eine einfach aufbaubare und betriebssichere Reibungsfesthalteeinrichtung geschaffen, die über eine Stange oder Welle gezogen an beliebiger Stelle an ihr angreifen kann, da der Elektromagnet in an sich bekannter Weise rotationssymmetrisch mit Durchgangsöffnung um die HaliäDacken herum aufgebaut sein kann.

Die Anordnung kann auch derart getroffen sein, daß bei erregtem Elektromagneten dessen Ankerscheibe auf die Ringspannfedern drückt und so den Körper festhält. Eine derartige kinematische Umkehr steht dem Fachmann zu Gebote. Die Druckfedern sind dann derart angeordnet, daß sie die Ankerscheibe außer Krafteingriff mit den RingSpannfedern halten.

Die Innenfläche der oder jeder Haltebacke oder der Backensegmente ist gegebenenfalls mit einem Belag oder einer Oberflächengestaltung versehen, die den Reibungskoeffizienten erhöht. Da insbesondere bei Linearbewegungen von Stangen Exzentrizitäten oder Durchbiegungen sich bemerkbar machen können, ist gemäß einer Fortbildung der erfindungsgemäßen Reibungsfesthalteeinrichtung vorgesehen, daß die Ringspannfedern mit den Haltebacken mittels eines Stützrings radial verschieblich im Elektromagneten gehalten sind. Der Stützring kann dann Ausgleichsbewegungen gegenüber dem gegen Axial- und/oder Winkelbewegungen gesicherten Elektromagneten ausführen. Bei· dem Stützring kann es sich um einen Teil des Magnetjochs handeln.

Das Lösen der Haltebacken und Verhindern von Verklemmungen ist besonders gut sichergestellt, wenn gemäß einer weiteren Fortbildung der Einrichtung nach der Erfindung vorgesehen ist, daß

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die Ankerscheibe über eine mit ihr starr verbundene Scheibe, die an der Innenbohrung eine Schräge aufweist, auf die Ringspannfedern wirkt.

Die Haltebacken können aus einem oder mehreren Einzelsegmenten bestehen. Ist eine einzige, den festzuhaltenden Körper insbes. um mehr als 180° umgreifende Haltebacke vorgesehen, so ist es zweckmäßig, wenn diese an einer Stelle, insbes. mittig, eine Querschnittseinschnürung aufweist.

Wird die Erregerspule des Elektromagneten eingeschaltet, entspannen sich die Ringspannfedern und werden die Haltebacken gelüftet, so daß dann der Körper, beispielsweise eine Kolbenstange, eine Bewegung in beliebiger Richtung ausführen kann.

Die Erfindung und vorteilhafte Einzelheiten der Erfindung sind anhand einer Zeichnung näher erläutert, in der zeigt:

Fig. 1 eine Rei bungsfesthalteeinrichtung nach der Erfindung im Längsquerschnitt mit durchgeführter Kolbenstange als festzuhaltender Körper,

Fig. 2 einen Querschnitt durch die Kolbenstange und eine erste Ausführungsform der Haltebacken, und

Fig. 3 einen Querschnitt durch die Kolbenstange und eine zweite Ausführungsform einer Haltebacke.

Die elektromagnetische Reibungsfesthalteeinrichtung nach der Erfindung weist eiim Elektromagneten auf, der im wesentlichen aus einem magnetflußführenden Topfmagneten 2 mit einer Erregerspule 3 besteht, der sämtliche funktionswichtigen Teile trägt. Das Magnetsystem besteht aus dem Topfmagneten 2, der Erregerspule 3 und einer axialbeweglichen Ankerscheibe 4, die mit Hilfe von symmetrisch2um Umfang einer Durchgangsöffnung, durch die eine Kolbenstange 10 reicht, angeordneter Druckfedern 5, von denen Fig. 1 nur eine zeigt, von der Erregerspule weg

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zu einem den Magnetfluß schließenden Gehäusedeckel 1 gedrückt wird. Die Druckfedern sind im Topfmagneten 2 eingebaut und stützen sich an der Ankerscheibe 4 ab. Im Bereich der Ankerscheibe 4 sind am Umfang der Kolbenstange 10 entweder mehrere Haltebacken 9, sh. Fig. 2, oder eine die Kolbenstange um. fast 350° umschließende Haltebacke 9 mit einer mittigen Einschnürung 12 vorgesehen. Die Haltebacken können einseitig an einem im Gehäusedeckel 1 radial verschieblich mit Spiel gehaltenen Stützring 8 befestigt sein. Die zum Festhalten der Kolbenstange 10 erforderliche, auf die Haltebacken wirkende Andrückkraft wird mittels im entspannten Zustand leicht konischer ingSpannfedern 6 aufgebracht, die nach Art von Tellerfedern ausgebildet sein können und zu einem Paket zusammengefaßt sind. Die Ringspannfedern 6 stützen sich einerseits über einen Ring 11 am radial verschieblichen Stützring 8 und andererseits über eine mit der Ankerscheibe 4 starr verbundene Scheibe 7, die zur Vermeidung' von Klemmerscheinungen der Ankerscheibe 4 an ihrer Innenbohrung eine Schräge 13 aufweist, an der Ankerscheibe 4 ab. Das Klemmen der Ankerscheibe 4 wird dadurch vermieden, daß diese in gewissen Grenzen eine Taumelbewegung durchführen darf.

Die Anordnung ist derart getroffen, daß im entregten Zustand der Erregerspule 3 die Druckfedern 5, die Ankerscheibe über die Scheibe 7 die Ringspannfedern 6 über den Ring 11 gegen den Stützring 8 zusammendrücken, wodurch sich die Ringspannfedern nach innen bzw. radial verformen und die Haltebacken 9 zur Anlage an die Kolbenstange 10 bringen und diese festhalten. Der Stützring 8 greift mit einem Außenbund an einer Schulter des Gehäusedeckels 1 an, der seinerseits mit dem Topfmagneten 2 auf geeignete Weise, beispielsweise durch Verschrau- j bung, starr verbunden ist. Im entregten Zustand des Elektromagneten 3 werden also Radialkräfte von den RingSpannfedern 6 auf die Haltebacken 9 übertragen, so daß die Kolbenstange 10 nicht mehr in Achsrichtung verschoben werden kann. Ist gleich- ϊ zeitig eine Sicherung gegen Verdrehung der Kolbenstange gewünscht, so muß der Stützring 8 gegenüber dem Gehäusedeckel 1 gegen Drehung, beispielsweise durch Vorsprung^' die in ent-.

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sprechende Ausnehmungen eingreifen, gesichert sein. Gleichfalls müssen die Bremsbacken 9 mit dem Stützring 8 drehfest verbunden sein.

Durch Erregung derSpule 3 und damit verbundenem Anzug der Ankerscheibe 4 gegen die Wirkung der Druckfedern 5 können sich die RingSpannfedern 6 entspannen und die Haltebacken 9 von der Kolbenstange 10 abheben oder sich so weit lösen, daß die Kolbenstange sich frei bewegen kann.

Da bei der dargestellten Ausführungsform der Festhalteeinrichtung die Haltewirkung durch die Druckfedern 5 hervorgerufen wird, kann das Gerät als Sicherheitsfesthalteeinrichtung oder Sicherheitsbremse eingesetzt werden. Die Anordnung kann auch so gewählt werden, wie oben ausgeführt, daß die Druckfedern 5 das Lüften der Backen übernehmen. In diesem Fall wird die Kolbenstange 10 festgehalten, wenn die Erregerspule 3 eingeschaltet oder erregt ist. Die mit der Ankerscheibe 4 starr verbundene Scheibe 7 ist aus verschleißfestem Werkstoff gefertigt.

Die erfindungsgemäße Festhalteeinrichtung läßt sich r Vorteil in Verbindung mit Linearmotoren verwenden, die genau positionieren und demgemäß in jeder Position festgehalten werden müssen. Die im Maßstab 1 : 1 dargestellte Ausführungsform erzeugt eine Festhaltekraft von 30 kp, hat einen Reibungskoeffizient, von etwa 0,3, 15 Watt Leistungsaufnahme und 100 % ED.

Ansprüche

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Claims (3)

1. Ansprüche

   .( 1 .J Elektromagnetische Reibungsfesthalteeinrichtung zum j^esthalten oder Bremsen eines insbes.. rotationssymmetrischen Körpers wie Stange, Welle oder dergl. gegen Axial- und/oder Winkelbewegungen mit -wenigstens einer am Umfang des Körpers angreifenden in eine Festhaltestellung vorgespannten Haltebzw. Bremsbacke und mit einer elektromagnetischen Betätigungsvorrichtung für die oder jede Haltebacke mit einem axial und/ oder in Bmfangsrichtung festgelegten Elektromagneten, dessen durch Druckfedern axial vorgespannter und verschieblicher Anker über ein Zwischenglied die oder jede Haltebacke an den Körper angedrückt^ und im erregten Zustand von ihm freigegeben hält, dadurch gekennzeichnet , daß als Zwischenglied zwischen einer rotationssymmetrisch zum Körper (10) vorgesehenen Ankerscheibe (4) und der oder jeder Haltebacke (9) RingSpannfedern (6) vorgesehen sind, die bei axialer Belastung durch die Ankerscheibe sich radial verengen und jede Haltebacke (9) an den Körper (10) andrücken.
2. 2. Reibungsfesthalteeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Ringspannfedern (6) mit den Haltebacken (9) mittels eines Stützrings (8) radial verschieblich im Elektromagneten gehalten sind.
3. 3. Reibungsfesthalteeinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß die Ankerscheibe (4) über eine mit ihr starr verbundene Scheibe (7), die insbes. an der Innenbohrung eine Schräge (13) aufweist, auf die Ringspannfedern wirkt.

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