-
Elektromotor mit mechanischer Bremse -Im allgemeinen Maschinenbau
und besonders im Hebezeugbau benötigt man häufig das Zusammenwirken - eines Elektromotors
mit einer mechanischen Bremse derart, däß bei ausgeschaltetem Motorstrom, die Bremse
geschlossen ist, hingegen: bei Einschalten -des Motorstromes die Bremse- sich öffnet,.
und zwar unabhängig von dem Drehsinn, welcher eingeschaltet ist, Bekannt hierfür
sind federbelastete Bremsen, welche durch- einen besonderen, vom Motorstrom durchflossenen
Magnet gelüftet werden. -Bei Hebezeugen ist die Größe dieser Bremslüftmagnete abhängig
von dem Drehmoment, mit welchem die größte vorkommende Last abgebremst und sicher,
in der Schwebe gehalten werden muß. -Der hieraus erwachsende beträchtliche Raumbedarf
des Magnets ist zuweilen unerwünscht. Außerdem sind die Magnete empfindlich- gegen
Spannungsschwankungen und verursachen große Stromstöße beim Einschalten der Maschine.
-
Außerdem sind Bremsen bekannt, die durch das- Magnetfeld der Motorwicklung
gelüftet werden. Die Ständerwicklung des -Motors wird zu- diesem Zweck hohlkegelig
gestaltet; der -Anker hat eine entsprechende Kegelform und ist samt der in -ihm-
befestigten Ankerwelle
axial verschiebbar oder begrenzt drehbar.
Die Ankerwelle trägt eine meist konische Bremsscheibe, welche bei nicht eingeschaltetem
Motorstrom - durch eine axial wirkende Druckfeder gegen einen fest stehenden Gegenkonus
@gepreßt wird. Durch das Motorfeld wird bei eingeschaltetem Strom der kegelige Anker
entgegen der Wirkung der Bremsfeder in das hohlkegelige Ständereisen hineingezogen
und dadurch die Bremse gelüftet. Die gleiche Vorrichtung ist auch zum Lüften von
Lastdruckbremsen verwendet worden; in solchem Falle fällt die Druckfeder fort, und
die Bremskraft wird durch Schrägverzahnung des Motorritzels gewonnen.
-
Bekannt sind auch Anordnungen, bei denen der auf einer axial festgelegten
Welle verschiebbare Anker die Bremse steuert, ferner solche, bei denen der Motor
außer dem axial fest stehenden Antriebsanker noch einen kleinen, lediglich zum Lüften
der Bremse dienenden, verschiebbaren Hilfsanker hat.
-
Schließlich sind noch besonders gestaltete eiserne Rückschlußkörper
entwickelt worden, welche von dem magnetischen Kreislauf zwischen dem Ständer und
dem axial fest stehenden Anker durchflossen werden und bei eingeschaltetem Strom
eine Anziehungskraft erleiden, die zum Lüften der Bremse benutzt wird.
-
Alle diese mit denn. Magnetfeld des Motors arbeitenden Bauarten erfordern
jedoch eine schwierige und kostspielige Sonderausführung des Ständers und Ankers.
-
Um die Nachteile der bisher geschilderten Anordnungen zu vermeiden;
ist schon häufig versucht worden, das im Motor wirksame Drehmoment auszunutzen,
um damit die Bremse zu lüften. Bei einer bekannten Ausführung ist nicht nur der
Motorläufer, sondern auch der Ständer drehbar, und zwar um einen begrenzten Winkel,
so daß seine unter der Wirkung des Gegenmomentes,erfolgenden Ausschläge zum Lüften
der Bremse verwendet werden können. Zu diesem Zweck muß jedoch der Motorständer
auf einem großen Außendurchmesser gelagert werden, und die Ausbildung des Motors
wird verwickelt und teuer.
-
Eine andere bekannte Anordnung fängt das Drehmoment an der Welle außerhalb
des Motors auf, indem zwischen dem Motor und der angetriebenen Maschine eine mit
totem Gang ausgestattete Kupplung angebracht wird. In diese Schleppkupplung ist
ein System von Federn, Übertragungsgliedern und Bremskörpern hineingebaut. Wird
kein Drehmoment übertragen, so drücken die Federn die Bremskörper gegen die die
Kupplung umgebenden, feststehenden Gegenbremsflächen. Sowie jedoch ein Drehmoment
in dem einen oder anderen Drehsinn durch die Kupplung geht, werden die Bremskörper
gegen den Druck der Federn von den Gegenbremsflächen abgehoben. Diese Vorrichtung
beansprucht viel Platz und verhindert den engen Zusammenbau des Motors mit der anzutreibenden
Maschine.
-
Schließlich ist es beim Abschalten von durch einen Elektromotor angetriebenen,
mit mechanischer Massenwirkung arbeitenden Geräten bekannt, beim Abschalten des
Gerätes das Auslaufen der Masse mit Hilfe einer zusätzlichen Bremseinrichtung zu
verzögern, welche in der Weise wirkt, daß der Läufer des Motors auf einer drehbar
auf einer Hohlwelle sitzenden Büchse befestigt ist, welche mit einer Bremsscheibe
über ein Rollengesperre zusammen arbeitet; die Hohlwelle treibt Fliehgewichte, welche
eine im Inneren dieser Welle geführte Stange je nach der Umlaufzahl des Motors heben;
durch die Axialbewegung dieser Stange wird eine Bremse gesteuert (gelüftet bzw.
geschlossen) ; es handelt sich demzufolge um ein ausgesprochenes Hilfsgerät zum
Öffnen bzw. Schließen von Bremsen, Kupplungen o. dgl.
-
Im Gegensatz dazu betrifft die Erfindung einen Elektromotor zur Übertragung
eines Drehmomentes auf eine Arbeitsmaschine, insbesondere ein Hebezeug, wobei die
vorgesehene mechanische Bremse zum Abbremsen bzw. Stillsetzen dieser Arbeitsmaschine
dient; die Erfindung löst die Aufgabe, die durch den Läufer des Motors gesteuerte
Bremse eng an oder in das Motorgehäuse einzufügen und dennoch dem Ständer und Läufer
eine normale Bauart zu gestatten. Erfindungsgemäß dient der das Drehmoment auf die
Motorwelle und von dieser auf die Arbeitsmaschine übertragende Läufer selbst durch
Teildrehung gegenüber dieser Welle zum Lüften der Bremse und zur Herstellung der
das Drehmoment auf die Arbeitsmaschine übertragenden Kupplung. Zu diesem Zweck wird
ein mit dem drehbar auf der :Motorwelle sitzenden Läufer verbundenes Steuerorgan
vorgesehen, welches bei der erwähnten Teildrehung des Läufers die Bremse ausrückt
und anschließend die Kupplung zwischen Läufer und Welle herstellt. Dieses Steuerorgan
besteht beispielsweise aus einer Scheibe oder einem Ring mit abgeschrägten, z. B.
im Querschnitt trapezförmigen Ausnehmungen, denen gegenüber Mitnehmer, zweckmäßig
Rollen, des verschiebbaren, jedoch drehungsfest auf der Welle sitzenden Bremsenteiles
in solcher Lage angeordnet sind, daß durch Wechselwirkung dieser als Anschläge wirkenden
Schrägflächen mit den Mitnehmern bei der ; Teildrehung des Steuerorgans ein das
Lüften der Bremse bewirkender Axialschub dieses
Bremsenteiles und
anschließend Mitnehmen der Welle durch den Läufer stattfindet.
-
Die Abbildungen zeigen ein Ausführungsbeispiel der Erfindung, und
zwar Abb. i im Axialschnitt, Abb. 2 im Teilschnitt nach Linie Ä-B zu Abb. i.
-
Zwischen der Motorwelle i und dem Läufer 2 ist eine Büchse 3 angeordnet.
Diese sitzt drehbar,-aber nicht verschiebbar, auf der Welle i, während der Läufer
:2 fest auf die Büchse 3 aufgebracht ist. Der aus dem Motorgehäuse einseitig herausragende
Teil der Büchse endigt in einem Flansch mit einer Kurvenscheibe 4. Die Kurven dieser
Scheibe bestehen aus abgeschrägten, im Querschnitt trapezförmigen Ausnehmungen 4'.
Auf dem an der gleichen Motorseite aus der Büchse 3 herausragenden Ende der Motorwelle
r sitzt der ein- und ausrückbare Teil 5 einer Bremse, die in dem gezeichneten Falle
als Lamellenbremse gedacht ist. Es trägt also der Teil 5 die eine Reihe von Lamellen.
Dieser Teil ist auf der Motorwelle i längs verschiebbar, jedoch gegen Drehung durch
einen Schiebekeil gesichert. Ein mit dem Motorgehäuse fest verbundener Hohlzylinder
6, welcher die Gegenlamellen trägt, dient als Bremsgehäuse. Gegen seinen Deckel
stützt sich eine die Lamellenbremse in der eingerückten Stellung haltende Feder
7, welche über einen Federteller 1o den Lamellenträger 5 gegen die Lamellenpakete
des Teiles 6 preßt (Bremse geschlossen). Der Federteller 1o stützt sich gegen den
Lamellenträger 5 mittels eines Kugellagers ab. An dem Lamellenträger 5 sind Rollen
8 befestigt, und zwar so, daß sich diese Rollen gegenüber den abgeschrägten Ausnehmungen
4 der Kurvenscheibe q. befinden. Sie ragen mit einem Teil ihres Umfanges in die
Ausnehmungen hinein, ohne deren Flächen zu berühren (Abb. 2). Die Axialbewegung
des Teiles 5 im Sinne des Pfeiles der Abb. i (Lüften der Bremse) wird durch die
Stirnseite einer Stellschraube 9, gegen welche sich der Federteller ro legt, begrenzt.
Die durch diese Anschläge bestimmte Bewegungsfreiheit des Teiles 5 in axialer Richtung
entgegen der Wirkung der Bremsfeder 7 ist so bemessen, daß die Rollen 8, welche
diese Bewegung mitmachen, nach Beendigung dieses Axialschubes noch immer mit einem
Teil ihres Umfanges in die Ausnehmungeri 4' der Kurvenscheibe 4 eingreifen (in Abb.
2 gestrichelt).
-
Solange der Motor stromlos ist, stehen die Rollen 8 in der Mitte der
Ausnehmungen q.' der Kurvenscheibe 4 und brauchen dabei die Wandungen .dieser Ausnehmungen
nicht zu berühren. Wird nun der Motor in einem der beiden Drehsinne eingeschaltet,
so dreht sich zunächst der Läufer 2 nebst der Büchse 3 ohne Übertragung des Drehmomentes
auf die Welle i, bis die Kurvenscheibe 4 mit den entsprechenden abgeschrägten Flächen
(je nach Drehrichtung mit den einen oder anderen) an die Steuerrollen anschlagen
und dadurch den Lamellenträger 5 gegen den Druck der Bremsfeder 7 von den Gegenlamellen
des Teiles 6 abheben, d. h. die Bremse öffnen. Sowie . der Teller 1o an die Stellschraube
9 anschlägt, ist ein weiterer Axialschub der Teile 5 und 8 -nicht mehr möglich.
Der zurückgelegte Axialschub war aber nur so groß, daß zwar das Lüften der Bremse
stattfinden konnte, daß jedoch die Rollen 8 nicht vollständig aus den Ausnehmungen
q.' der Kurvenscheibe 4 herausgetreten sind. Infolgedessen wird nunmehr das Drehmoment
des Läufers 2 über die mit ihm fest verbundene Büchse 3 und die abgeschrägten Flächen
der von der Büchse 3 getragenen Kurvenscheibe 4 sowie über die Rollen 8 und den
Lamellenträger 5 auf die Motorwelle i übertragen, wobei die gegen die schrägen Flächen
der Kurvenscheibe 4 sich kraftschlüssig abstützenden Rollen 8 als Mitnehmer wirken,
d. h. das Drehmoment auf den auf die Welle i aufgekeilten Lamellenträger 5 voll
übertragen. Die von dem Motor anzutreibende Maschine setzt sich nun in Bewegung,
die Bremse bleibt geöffnet, solange der Motor Kraft abgibt. Nach dem Abschalten
des Motorstromes und Aufhören des Drehmomentes drückt die Bremsfeder 7 die Steuerrolle
8 in ihre Mittellage gegenüber den Ausnehmungen q.' der Kurvenscheibe 4 zurück und
schließt gleichzeitig wieder die Bremse.
-
Es wird demzufolge gemäß der Erfindung eine Teildrehung des Läufers
des Motors dazu benutzt, um die Bremse zu lüften, wobei es, nach dem gezeichneten
Beispiel, gleichgültig ist, nach welcher Drehrichtung das Drehmoment des Motors
wirksam wird. Ob die Bremse als Konus-, Lamellen-, Backenbremse oder sonstwie ausgebildet
wird, spielt im allgemeinen keine Rolle, insbesondere dann, wenn die vom Motor anzutreibende
Maschine im Stillstand drehmomentlos ist und nur während des Laufens in irgendeiner
Richtung ein Gegendrehmoment ausübt, welches- vom Motor überwunden werden muß.
-
Bei Anwendung der Erfindung auf Hebezeugmotoren- ist dem Umstand Rechnung
zu tragen, daß die am Hebezeug hängende Last stets ein Drehmoment von einer bestimmten
Richtung in den Wellen des Hebezeuges hervorruft, gleichgültig, ob ein Vorgang des
Hebens, des Stillhaltens in der Schwebe oder des Senkens stattfindet. Beim Senken
stimmt das von der Last abgegebene Drehmoment in der Richtung mit dem Drehsinn des
Motors überein. In diesem Zustand hat die durch die
ziehende Last
beschleunigte - Motorwelle das Bestreben, den mit bestimmter Drehzahl laufenden
Läufer einzuholen. Infolgedessen schließt sich die Bremse teilweise wieder und wirkt
in diesem Falle als Senkbremse, welche die Energie der niedergehenden Last abbremst.
Ein Beharrungszustand mit gleichförmiger Senkgeschwindigkeit tritt ein, wenn der
Läufer der Motorwelle so weit voreilt, daß der restliche Federdruck eben noch ausreicht,
um über die Reibungswirkung der Bremse der Last zuzüglich dem Motordrehmoment gerade
noch das Gleichgewicht zu halten. Hierbei gibt also auch der Motor an die Bremse
noch eine gewisse Energie ab, die um so kleiner ist, je geringer die zurückhaltende
Wirkung der Bremsfeder auf den Läufer des Motors ist. Um dies, zu erreichen, ist
es anzustreben, die verlangte Bremswirkung -der Senkbremse mit einem möglichst schwachen
*Federdruck herbeizuführen. Aus diesem Grund ist es von Wert, die Bremse als Lamellenbremse
auszubilden.
-
Um auch die Möglichkeit zu schaffen, ohne Senkbremsvorrichtung das
Absenken der Last allein gegen das Moment des Motors, also mit Stromrücklieferung
zu bewirken, kann erfindungsgemäß eine zusätzliche Sperrvorrichtung vorgesehen sein,
welche die Bremse in der ausgerückten Stellung sichert. Das Einrücken dieser Sperre
geschieht zweckmäßig in zwangläufiger Abhängigkeit von dem Anlässen des Motors,
und zwar mechanisch, elektromagnetisch oder sonstwie. Die zum Entriegeln einer solchen
Feststellvorrichtung erforderliche Kraft ist äußerst gering und steht in keinerlei
Abhängigkeit von der Größe der abzubremsenden Last. Das Entriegeln kann daher durch
eine sehr kleine Feder bewirkt werden. Zum Feststellen der geöffneten Bremse braucht
man dann, wenn dies auf elektrischem Wege geschehen soll, lediglich ein schwaches
Relais, welches nur den Zug dieser kleinen Feder zu überwinden hat und daher nur
einen Bruchteil an Größe und Kosten der sonst notwendigen Bremslüftmagnete erfordert.
Wird bei' der an Hand der Abb. 1 und 2 beschriebenen Anordnung die Bremse als Senkbremse
benutzt, so bleibt, wie schon angedeutet, ein gewisser restlicher Kraftschluß zwischen
der Kurvenscheibe q. bzw. deren Schrägflächen und den Laufrollen 8 bestehen. Dieser
Kraftschluß ist im Beharrungszustand gerade so groß, daß der noch verbleibende Druck
der Feder 7 über die Reibung der Lamellenpakete dem -ziehenden '.Moment der sinkenden
Last zuzüglich dem noch vorhandenen Motordrehmoment die Waage hält. .
-
Soll bei einem Hebezeug die Bremse während des Senkens nicht in Tätigkeit
treten, so wird eine Klinke i i eingebaut, welche durch ein Relais 12 eingerückt
wird und dabei in eine Eindrehung der Spindel des Tellers io schnappt, sobald der
Federteller io gegen den Druck der Feder 7 verschoben ist. Damit wird die Bremse
in ihrer geöffneten Stellung festgehalten. Der Stromkreis des Elektromagnets 12
wird in den Motorstromkreis geschaltet, so daß bei Einschaltung des Motors auch
das Relais anspricht. Nach Abschalten des Motorstromes wird auell das Relais 12
wieder' stromlos, und eine kleine Gegenfeder 13 öffnet die Klinke i i, so daß die
Feder 7 die Bremse wieder schließen kann. Daraus ergibt sich die Arbeitsweise einer
reinen Haltebremse, die nur noch den Zweck hat, bei abgeschaltetem Motorstrom den
Motor nebst angetriebener Maschine stillzusetzen und, wenn diese Maschine ein Hebezeug
ist, die Last in der Schwebe festzuhalten.
-
Der Vorschlag; das Drehmoment zwischen Motorläufer und :Motorwelle
abzufangen, gestattet eine außerordentlich gedrängte und Platz sparende Anordnung
aller Teile insofern, als die das Drehmoment übertragende und die Bremsfeder zurückdrängende
Vorrichtung in nächster Nähe eines Motorwellenlagers angebracht werden kann, so
daß die Bremse noch mittels kurzer Verbindungsstücke an dem Lagerschild zu befestigen
ist, mit dem sie zu einer baulichen Einheit verschmilzt. Der Antrieb von dem Motor
aus befindet sich, beispielsweise in Gestalt eines Ritzels, an dem der Bremse gegenüberliegenden
Motorende. Dadurch wird es möglich, den Motor unmittelbar an die anzutreibende Maschine
anzubauen (Flanschmotor). Im übrigen sind Ständer und Läufer des Motors völlig normal,
und das gesamte, aus Motor und Bremse bestehende Gebilde stellt äußerlich einen
Rotationskörper von knappstem Ausmaß dar, welcher auch bei den beengtesten Platzverhältnissen,
z. B. bei einem Elektroflaschenzug, bequem untergebracht «-erden kann.