DE3739836A1 - Fernmessgeraet zur anzeige des bremsbelagverschleisses an elektrobremsen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Meßgerät zur Anzeige des Bremsbelagverschleißes an Elektrobremsen gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Elektromotoren mit angebauter elektromagnetisch lüftba­ rer Federdruckbremse, sogenannte Bremsmotoren, werden speziell bei Krananlagen sowie bei Hub- und Fahrgeräten der Fördertechnik verwendet. Bei dieser Art von Elektromotoren wird gleichzeitig mit der Einschaltung des Motors die angebaute elektromagnetisch lüftbare Bremse betätigt. Bei Ausschaltung des Motors und damit auch bei Ausschaltung des Elektromagneten der Federdruckbremse erfolgt die Bremswirkung durch Federkraft. Da die Zugwirkung des Elektromagneten nur auf geringe Distanz des Arbeitsluftspaltes des Elektromagneten wirtschaftlich erreicht werden kann, ist es erforderlich, diesen Arbeitsluftspalt zu überprüfen, damit vor Überschreiten des höchstens zulässigen Luftspaltes (Grenzzugweg) die Bremse neu eingestellt bzw. nachgestellt werden kann. Durch eine nur geringfügige Überschreitung dieses Grenzzugweges kann z. B. ein Mitschleifen der nur zu etwa 90% entspannten Bremse auftreten, was zu einer hohen Erhitzung und zur Zerstörung des Bremsbelages führen kann. Die Folge dieser Zerstörung kann z. B. bei Hub­ werken der Absturz der Last sein.

Aus diesem Grund ist man gezwungen, nach verhältnismä­ ßig kurzen Betriebsintervallen eine Bremsbelagbesichti­ gung vorzunehmen. Diese Art der Prüfung ist sehr aufwendig, da die Bremse teilweise zerlegt werden muß. Hinzukommt, daß die Inaugenscheinnahme individuell unterschiedlich ausfallen kann, d. h. das Erreichen oder Überschreiten des kritischen Punktes kann nicht 100%ig erkannt werden.

Man ist daher bereits dazu übergegangen, eine Fernmes­ sung mittels eines Mikrokontaktes oder einer Licht­ schranke durchzuführen. Es hat sich jedoch herausge­ stellt, daß die Ausfallquote bei diesen Maßnahmen über­ durchschnittlich groß ist, so daß eine ausreichende Si­ cherheit nicht erzielt werden kann.

Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, zur Be­ seitigung der geschilderten Nachteile ein Meßgerät zur Anzeige des Bremsbelagverschleißes an Elektrobremsen zu schaffen, mittels dem auf einfache Weise eine sichere Fernmessung möglich ist, ohne dabei an der Bremse bau­ liche Änderungen oder Eingriffe in diese, z. B. Einbau der oben erwähnten Kontakte bzw. Lichtschranken, vornehmen zu müssen.

Die Merkmale der zur Lösung dieser Aufgabe geschaffenen Erfindung ergeben sich aus Anspruch 1. Vorteilhafte Ausführungsformen sind in den weiteren Ansprüchen beschrieben.

Erfindungsgemäß ist in die Zuleitung zur Spule des Elektromagneten des Bremsmotors anstelle der Gleichstromspeisung eine mit Wechselspannung beaufschlagte Meßschaltung eingeschleift, die auf die in Abhängigkeit des Arbeitsluftspaltes und damit in Abhängigkeit der Stärke des Bremsbelages auftretende Stromstärke anspricht.

Der der Erfindung zugrundeliegende Gedanke macht in vorteilhafter Weise von der durch entsprechende Untersuchungen ermittelten und bestätigten Erkenntnis Gebrauch, daß bei den heute allgemein verwendeten Gleichstrombremsen mit ungeblechtem massiven Magnetleitwerk bei Zufuhr einer Wechselspannung an den Elektromagneten des Bremsmotors unterschiedlich kleine Wechselströme auftreten, die recht genau den Arbeitsluftspaltverhältnissen des Elektromagneten entsprechen. Verwendet man daher als Meßschaltung eine Reihenschaltung aus Widerstand und zwei gegeneinander geschalteten Zenerdioden, kann man die an diesen Elementen auftretenden Spannungen zur Anzeige bringen. Während sich nämlich die am Widerstand abfallende Spannung entsprechend den Stromänderungen verändert, bleibt die an den Zenerdioden abfallende Spannung konstant. Richtet man beide Wechselspannungen gleich und gibt die gewonnenen Gleichspannungen gegensinnig auf ein Anzeigegerät, wird dieses Anzeigegerät bei Änderung des Arbeitsluftspaltes und damit bei Änderung des Bremsbelages den Abrieb dieses Belages entsprechend anzeigen.

Das erfindungsgemäß ausgestaltete Meßgerät zur Bremsbe­ lagverschleißanzeige bietet daher erstmals die Möglich­ keit, ohne störanfällige mechanische Kontakte den jeweiligen Abnutzungsgrad der Bremsbeläge von Festkörperbremsen aller Baugrößen in einfacher Weise, beispielsweise mittels Knopfdruck, abzurufen.

Damit ist auch das bisher erforderliche mühevolle Abziehen der Bremstrommel zum Zweck der Bremsbelagkontrolle nicht mehr notwendig.

Durch die erfindungsgemäß in einfacher Weise jederzeit mögliche Kontrolle der Bremsbelagstärke läßt sich daher nicht nur eine außerordentlich wirtschaftliche Ausnut­ zung des Bremsbelages erreichen, sondern es läßt sich auch vermeiden, daß der Bremsbelagträger mit der Brems­ trommel in Berührung kommt und diese zerstört.

Mit dem Meßgerät gemäß der Erfindung ist weiterhin der Vorteil gegeben, daß jederzeit die volle Betriebssicherheit des Antriebes gewährleistet ist. Dies ist von Bedeutung vor allem bei Hub- und Fahrantrieben sowie bei Krananlagen.

Wie schon dargelegt, läßt sich das Meßgerät ohne Schwierigkeiten in jede bestehende Anlage einbauen. Es ist darüber hinaus nicht nur außerordentlich einfach zu bedienen, sondern es läßt sich auch unter härtesten Bedingungen betreiben, was nicht zuletzt auch darauf beruht, daß keinerlei hochempfindliche Elektronikbauteile zur Anwendung gelangen.

Die Funktion des erfindungsgemäßen Meßgerätes läßt sich dahingehend beschreiben, daß innerhalb des Gerätes die als Prüfspannung angelegte Netzspannung eine hiervon abhängige Gleichspannung erzeugt. Demgegenüber erzeugt der in der Bremsspule fließende Wechselstrom eine Span­ nung gleicher Höhe. Beide Spannungen sind gegengeschal­ tet und über ein Anzeigegerät, insbesondere ein Ampere­ meter, verbunden. Steigt nun der Strom aufgrund des zu­ nehmenden Bremsbelagverschleißes an, ist die von diesem Strom erzeugte Spannung höher als die Gegenspannung. Diese Überlaufspannung bewirkt dann einen Ausschlag des Anzeigegerätes, der von der jeweiligen Bremsbelagstärke abhängig ist. Da sich die von der Netzspannung erzeugte Spannung mit der vom Strom umgewandelten Spannung gleichsinnig bewegt, gehen Netzspannungsschwankungen nicht als Fehlmessungen ein.

Die Erfindung wird im folgenden in Form eines Ausfüh­ rungsbeispiels anhand der Zeichnung näher erläutert. Diese zeigt in:

Fig. 1 die Schaltung einer Bremslüftspule mit übli­ cherweise angelegter Gleichspannung und

Fig. 2 mit erfindungsgemäß angelegter Wechselspan­ nung;

Fig. 3 eine bei dem Meßgerät gemäß der Erfindung zur Anwendung gelangende Meßschaltung und

Fig. 4 die vollständige Meßschaltung zur Anzeige der jeweils auftretenden Spannungsdifferenz und damit des Bremsbelagverschleißes.

Legt man gemäß Fig. 1 an eine Spule S (Bremslüftspule) des Elektromagneten eines Bremsmotors einen Gleichstrom von 220 V an, fließt bei einer 100 Nm Bremse ein Strom von 1 Ampere. Dieser Strom fließt unabhängig davon, ob sich der Luftspalt wegen der Abnutzung des Bremsbelages verändert.

Legt man dagegen an die gleiche Bremslüftspule S, wie in Fig. 2 gezeigt, eine Wechselspannung von 220 V an, ergibt sich ein Strom von etwa 80 mA im Neuzustand der Bremse und ein Strom von 100 mA im Zustand eines abge­ nutzten Bremsbelages bei z. B. 2 mm Luftspalt. Bei an­ deren Bremsen kann das Verhältnis z. B. bei 50 zu 100 mA liegen.

Um diese unterschiedlichen Ströme auswerten zu können, ist die Meßschaltung gemäß Fig. 3 vorgesehen. Wie er­ sichtlich, liegen an der Bremslüftspule S in Reihe ge­ schaltet ein Widerstand R 1 von z. B. 80 Ohm und zwei gegeneinandergeschaltete Zenerdioden Z 1, Z 2. Fließt im neuwertigen Zustand des Bremsbelages ein Strom von 80 mA, ist U 1 = U 2 = 6,4 V. Ist der Bremsbelag abge­ nutzt, fließt ein Strom von 100 mA. Damit wird U 1 = 8 V, während U 2 weiterhin 6,4 V beträgt. Die Differenz von 1,6 V kann zur Messung herangezogen werden.

Fig. 4 zeigt, wie diese Spannungsdifferenz zur Anzeige gebracht werden kann. Die beiden am Widerstand R 1 und an den Zenerdioden Z 1, Z 2 anstehenden Spannungen werden durch Gleichrichterdioden D 1, D 2 gleichgerichtet. Die beiden durch Kondensatoren C 1, C 2 gesiebten Gleichspan­ nungen UG 1, UG 2 werden entgegengeschaltet an ein Anzei­ gegerät A gelegt. Bei Fließen eines Stromes von 80 mA Wechselstrom ergeben die beiden Gleichspannungen die Summe 0, UG 1-UG 2 = 0, so daß das Anzeigegerät A an­ zeigt, daß keine Veränderung des Bremsbelages vorhanden ist. Bei abgenutztem Bremsbelag und Fließen eines Wech­ selstromes von 100 mA ergibt sich, wie oben erwähnt, eine Spannungsdifferenz, die beim vorliegenden Zahlenbeispiel 1,6 V beträgt. Das Anzeigegerät A schlägt aus und zeigt an, daß z. B. 2 mm Abrieb des Bremsbelages vorhanden ist. Dies bedeutet, daß der Bremsbelag neu eingestellt werden muß. Die Skala des Anzeigegerätes A kann auf die unterschiedlichsten Abriebe geeicht werden, so daß der Prüfer laufend über den Abrieb orientiert wird. Auf diese Weise kann nicht nur festgestellt werden, wann der Bremsbelag neu eingestellt werden muß, sondern es kann auch erkannt werden, wann der Bremsbelag ausgewechselt werden muß.

Die Einschaltung des beschriebenen Meßgerätes wird vor­ teilhafterweise von Fall zu Fall mittels eines Einblendschalters in die Zuleitungen zur Bremsspule S vorgenommen. Es läßt sich daher nachträglich in jede Anlage ohne Schwierigkeiten einbauen. Im Normal- Betriebsfall ist die Bremsspule S an den sogenannten Lüftgleichstrom angeschlossen und im Prüffall an den Wechselstrom. Der mindestens um den Faktor 10 kleinere Wechselstrom erzeugt nur 1%, also 1/100 Lüftkraft, so daß z. B. eine etwa bei einem Hubmotor anhängige Last nicht abstürzt.

Claims (4)

1. Meßgerät zur Anzeige des Bremsbelagverschleißes an Elektrobremsen, dadurch gekennzeichnet, daß in die Zuleitung zur Spule (3) des Elektromagneten des Bremsmotors anstelle der Gleichstromspeisung eine mit Wechselspannung beaufschlagte Meßschaltung einge­ schleift ist, die auf die in Abhängigkeit des Arbeits­ luftspaltes und damit in Abhängigkeit der Stärke des Bremsbelages auftretende Stromstärke anspricht.

2. Meßgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßschaltung aus der Reihenschaltung eines Wi­ derstandes (R 1) und zweier gegeneinander in Reihe ge­ schalteter Zenerdioden (Z 1, Z 2) besteht, wobei die am Widerstand und an den Zenerdioden auftretenden Span­ nungen ausgewertet und zur Anzeige gebracht werden.

3. Meßgerät nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die am Widerstand (R 1) und an den Zenerdioden (Z 1, Z 2) anstehenden Wechselspannungen, insbesondere mittels Siebkondensatoren (C 1, C 2) und Gleichrichterdioden (D 1, D 2), gleichgerichtet und die beiden Gleichspannungen (UG 1, UG 2) einander entgegengeschaltet auf ein Anzeige­ gerät (A) geleitet sind.

4. Meßgerät nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Widerstand (R 1) so abgeglichen ist, daß die beiden Gleichspannungen (UG 1, UG 2) im Zustand des noch zulässigen Arbeitsluftspaltes des Elektromagneten des Bremsmotors keine Anzeige am Anzeigegerät (A) bewirken.