JP2011517429A - 工作機械用の可逆式の非常ブレーキシステム - Google Patents

Abstract

本発明は、回転する軸（１６）を急制動するための、工作機械用の非常ブレーキシステム（１０）であって、少なくとも１つのブレーキドラム（１２）と少なくとも１つのブレーキシュー（１８）とが設けられており、該ブレーキドラム（１２）とブレーキシュー（１８）とが、軸（１６）の制動のために互いに係合させられるようになっており、ブレーキドラム（１２）とブレーキシュー（１８）との間における制動係合が、軸（１６）の回転によって生じる遠心力の影響下で行われる形式のものに関する。このような形式の非常ブレーキシステムにおいて本発明の構成では、ブレーキシュー（１８）を制動後にその出発位置に向かって戻すことを可能にする、少なくとも１つの戻し装置（７５）が設けられている。

Description

本発明は、保護システム、特に工作機械、特に丸鋸用の非常ブレーキシステムであって、該保護システムがその保護作用を、極めて短い時間内に、一般的には数ミリ秒（典型的には１〜５０ｍｓ）の範囲内において、実行し、これによって危険な状況にある工作機械の使用者を怪我から守ることができるようした保護システムに関する。

今日、使用者が回転する鋸刃と接触すること又は極めて酷い切り傷を被ることを阻止する、テーブル丸鋸盤及びフォーマット丸鋸盤用の保護システムを実現するためには、主として３つの異なった構成もしくは方式が存在する。

Saw Stop Inc. の社名で導かれていて販売されている、アメリカのメーカの保護システムは、非常ブレーキシステムであり、この非常ブレーキシステムは、相応に設置されたセンサが危険な状況を検出するやいなや、ブレーキアクチュエータと鋸刃との直接的な係合に基づいて、工作機械の制動を可能にする。この場合、熱線作動装置の使用によって、回転可能に配置されたアルミニウムブロックが、予負荷されたばねを用いて、回転する鋸刃の歯列内に押し込まれて、歯列内に食い込み、このようにして、鋸断動作中に回転する、工作機械のすべての構造物の回転エネルギを吸収するようになっている。二次効果として、鋸刃に対するこのような片側における力作用は、丸鋸テーブルに配置された構造的に特殊に構成された懸吊部によって、鋸刃を丸鋸テーブル内に沈めるために、利用される。このような配置形式によって、保護機構を作動させる工作機械の操作員が、大きな肉体の損傷を負うことを回避することができる。この公知の構成における欠点は、加工工具、つまり鋸刃の切刃に対する直接的な作用にある。それというのは歯列の一部が破損することによって、操作員に付加的な危険の及ぶおそれがあるからである。さらに、保護システムの準備を再構成するためには、鋸刃を含めたブレーキユニットを、使用可能に準備された交換ユニットと交換することが必要であり、そして操作員はこのような交換ユニットを予めストックしておかねばならない。さもないと、ブレーキ動作後に保護機能を万全にして引き続き作業を行うことができない。従ってこのような構成は、調達準備と設置に関して著しいコストと相応な時間を必要とする。さらにまた、ブレーキ動作に関与するすべての部材、つまり工作機械の回転するすべての構造物は、減速過程中に強い負荷を被ることになる。そしてこのシステムのメーカも刊行物も、装置の耐久性もしくは耐疲労性に関するデータを報告していない。

別の構成もしくは方式は、鋸刃の制動動作を導入することなしに、丸鋸テーブルにおいて鋸刃をもっぱら下降させる保護システムの使用を追求している。この場合火薬技術の点火セットを用いて、鋸刃は主軸と軸受とを含めて危険ゾーンから遠ざけられ、これによって操作員の大きな怪我を阻止することができる。この保護システム形式の欠点は、ミリ秒範囲における時間設定において大きな質量を運動、つまり降下させねばならないことにある。これによって必要となる火薬技術による点火装置、つまりこの保護アクチュエータのために不可欠と見なされる点火装置は、さらに高価な部分可逆性（Teilreversibilitaet）を呼び起こし、この部分可逆性は、使用可能に準備された保護システムを備えた工作機において直ちに行われる次の作業を、時間的にも構成的にも制限する。さらにこの保護システムは、制限された構造空間と極めて固有の方式とに基づいて、このような構造を内部に収容することができる大型で定置の装置、例えばテーブル丸鋸盤のためにしか適していない。そしてこのシステムは、例えばクロスカットソー（Kappsaege）及び留継ぎ鋸（Gehrungssaege）又はパネルソー（Paneelsaege）のような、手動案内式の小型の装置を排除することになる。

シュツットガルト大学の工作機械研究所（ＩＦＷ）から刊行された、フォーマット丸鋸盤用の保護システムのための「カットストップ」と呼ばれる、公的に要請されたプロジェクトからの公報（ＶＤＩ／ＶＤＥ／ＩＴ）に記載された構成もしくは方式は、ディスクブレーキ装置の特殊形状を用いて、つまり自己倍力式のくさび式ブレーキ（Keilbremse）を用いて、工作機械の主軸、ひいては鋸刃を停止させるようにしたものである。この場合火薬技術による点火装置を用いてくさびが加速され、次いで、変更されたブレーキキャリパである位置固定のくさびガイドと、回転するブレーキディスクとの間に押し込まれる。特殊なくさび角α及びブレーキライニング摩擦値μの選択及び組合せのために、装置はセルフロック式に作用し、その結果この構造によって、減速される質量慣性に関連して、制動動作に対するその都度の時間的な要求を満たすことができる。この公知の保護システムにおける欠点としては次のことが挙げられる。すなわちこの保護システムにおいても、上記公報に記載されているように、保護アクチュエータの作動に続いて、相互摩擦部内においてクランプするくさびに基づいて、ブレーキユニット全体を交換する必要がある。このような交換作業のために必要な時間は、システム準備の完全な復旧のために約１０〜１２分の時間を要する。従って、この公知の保護システムにおいても、遅延のないシステム可逆性（Systemreversibilitaet）は部分的に制限されていると言える。

ＤＥ１９５３６９９５Ａ１に基づいて公知の、エレベータ用の安全ブレーキは、運搬手段の速度が所定の最高速度を上回った場合に、速度に関連した減速をもって駆動装置を制動する、もしくは場合によっては停止する、装置を有している。このＤＥ１９５３６９９５Ａ１の安全ブレーキは、回転数に関連して、ロープ運転される運搬装置の駆動ディスクに対して直に作用し、該駆動ディスクの回転速度を制限することができる。遠心力ブレーキとして形成された安全ブレーキは、付加的に、搬送速度に関連してブレーキ力を強める装置を有している。

発明の課題
上に述べた従来技術を出発点として、本発明の課題は、数ミリ秒のうちに保護作用を発揮することができ、かつ上に述べた問題を少なくとも部分的に解消することができる、工作機械の保護システム、特に、択一的な構造を備えた、可逆式の保護システムを提供することである。

発明の開示
発明の利点
この課題を解決するために本発明の構成では、工作機械の回転する軸を急制動するための、工作機械用の非常ブレーキシステム、特に可逆式の非常ブレーキシステムであって、少なくとも１つのブレーキドラムと少なくとも１つのブレーキシューとが設けられており、該ブレーキドラムとブレーキシューとが、軸の制動のために互いに係合させられるようになっており、ブレーキドラムとブレーキシューとの間における制動係合が、軸の回転によって生じる遠心力の影響下で行われる形式のものにおいて、非常ブレーキシステムが所望のように作動した後で、該非常ブレーキシステムは、手動によって又は自動的に再び戻され、その結果非常ブレーキ装置は新たに準備状態に移行し、これによって工作機械のおける保護機能が新たに得られる。

本発明は、非常ブレーキシステムを完全に可逆式に戻すことを、目的としている。そしてこの非常ブレーキシステムの完全な戻しは、非常ブレーキシステムの作動後に、構成部材の交換なしに理想的に行われ、その結果、従来の作動機構及び戻し機構において生じていた付加的なコストを、有利に節減すること、もしくは完全に省くことができる。

本発明では、工作機械の制動時に、工具に直に作用もしくは係合がなされず、有利である。このよう係合がなされると、工具の破損が生じることは不可避である。本発明による工作機械は、工具を直接又は間接的に駆動する軸を制動する。このようにして、軸自体が損傷することは回避されている。そしてこれにより特に、可逆式の安全装置もしくはブレーキ装置が可能になる。

さらに本発明による構造は、別のエネルギ形態を使用することなしに、つまり場合によっては完全な可逆性を危うくしかつ可逆性に対する制限を意味するようなエネルギ形態を使用することなしに、電気機械式のシステムを実現する。

システムを戻すためのシステム決定、つまり電子制御装置のセンサデータに基づくシステムの自動的な決定や、システムの新たな運転開始を望む使用者の意識的な手動による操作である、システム決定後に、非常ブレーキシステムの可逆式に戻す戻し手段が活性化される。

場合によっては、ある程度のデッドタイムをシステムに組み込み、これにより、非常ブレーキシステムが例えば数分経過後に戻されるようになっていると、有利である。

また、すべてのシステムが、特に非常ブレーキシステムを有する工作機械が遮断され、回路網から除かれ、次いで再び活性化された後で初めて、非常ブレーキシステムの戻しを可能にする回路を設けることも可能である。

特に、非常ブレーキシステムが該非常ブレーキシステムの戻しの前に規定された状態（制動状態）に位置するようになっていると、有利である。このような規定された状態を起点として、非常ブレーキシステムの再現可能な戻し、場合によっては自動化された戻しを行うことができる。

非常ブレーキシステムの戻しのための、このような規定された出発状態を得るために、非常ブレーキシステムは有利には、単数又は複数の保持エレメントを備えた保持装置を有している。この保持装置は、ブレーキシューを制動後に確実かつ規定して制動位置に保つことを可能にする。非常ブレーキシステムの電子制御装置から発せられる、非常ブレーキシステムを戻すための信号なしには、しかしながらまた使用者による意識的な操作なしには、非常ブレーキシステムはこの幾何学的に一義的な状態に留まり、これによって一方では連結エレメントをモータの停止中に損傷することがなくなり、かつ非常ブレーキシステムの望まれていない戻りを回避することができる。

本発明による非常ブレーキシステムの有利な構成では、保持装置は従って、非常ブレーキシステムの新たな運転開始を意味するシステム決定の後で初めて、機能しなくなる。

これによって戻しに続いて遅延なく、非常ブレーキシステムの新たな作動開始が可能になり、ひいては工作機械における使用者の安全を常に保証することができる。

戻し装置は、相互摩擦部の自己倍力と、ひいては非常ブレーキシステムのジオメトリと緊密に合わせられて設計されている。戻し装置は例えば、相応に寸法設定された引張りばねエレメントや圧縮ばねエレメントの使用によって実現されることができる。

ブレーキ作用もしくは制動係合を生ぜしめるために、ロック装置が設けられていて、このロック装置は、ブレーキシューがブレーキシュー保持体に保持されるロックされた位置と、ロック解除された位置、つまり少なくとも１つのブレーキシューが解放されて、該ブレーキシューがブレーキドラムに向かって旋回運動を実施する、ロック解除された位置との間において、移動可能である。

本発明による非常ブレーキ装置では、ブレーキを操作するために単にロックもしくはロック解除力だけを使用すればよいので、有利である。それというのは、制動出力のために必要な力は非常ブレーキシステムの遠心力によって生ぜしめられるからである。

ロックもしくはロック解除力は、必要なブレーキ力よりも小さいので、ロックを極めて迅速に不作動状態にする、もしくは解除することができる。これによって、短い制動時間と合わせても、ミリ秒範囲の極めて短い時間（この時間は、典型的には１〜５０ｍｓの範囲、有利には１〜２０ｍｓの範囲、特に１０ｍｓ以下の範囲である）が得られ、このような短時間のうちに、非常ブレーキシステムは工作機械の工具を制動することができる。

ロック装置は有利には少なくとも１つのロックエレメントを有しており、このロックエレメントは、少なくとも１つのブレーキシューと係合しているロック位置と、ブレーキシューから連結解除されたロック解除位置との間において、移動可能である。このおうなロックエレメントは例えばロックピン又はこれに類したものとして形成されていることができる。

制動位置におけるブレーキシューの規定された位置決めのために働く保持装置もしくは保持エレメントが、ロックエレメントのうちの少なくとも１つに形成されていると、有利である。

ロック装置は有利には、該ロック装置をロック位置からロック解除位置に移動させるアクチュエータを有している。

このアクチュエータは例えばマグネット式アクチュエータであり、このようなアクチュエータは、ロックピンとして形成されたロックエレメントが固定されているリング可動子を引き付け、これによってロックピンをブレーキシューから解除して、ブレーキシューを解放することができる。アクチュエータは、有利には、作動開始時に引き付けられる可動子プレートとして形成された可動子と共働する。これによって生じる、プレートに対する全面的な力作用は、横方向力のない均一な引張りを可能にし、その結果可動子プレートが旋回もしくは傾倒することは回避される。さらに、アクチュエータへの給電、及びこれに起因する可動子の引き付けは、非常ブレーキシステムの極めて短い反応時間を可能にする。

さらに、非常ブレーキシステムに対してアクチュエータを中心において支承することが可能であり、これによってアクチュエータをポットマグネットとして形成することにより、アクチュエータの中心に、駆動軸、被駆動軸及び軸線を貫通させることができる。このことは特に有利である。これによりこのアクチュエータは例えば保持エレメントを調節することもできる。

択一的に、保持装置をばねエレメントによって運転することも可能である。

本発明は、ブレーキシステムを完全に可逆式に数ミリ秒の範囲内で作動開始することを可能にしている。本発明によれば非常ブレーキシステムが作動した後で、非常ブレーキシステムの新たな作動開始を同じアクチュエータを用いて行うことができ、有利である。こことは、他の作動機構において生じていた付加的なコストの発生を阻止する。アクチュエータは、所与の要求を満たすために必要な構造空間条件に合わせて、耐疲労性に設計することができ、ひいては理想的にはメンテナンスフリーである。

本発明はさらに、例えばテーブル丸鋸盤や、クロスカットソー及び留継ぎ鋸又はパネルソーである工作機械の回転する軸の減速を、回転する軸の回転エネルギを利用して、自己倍力式又はセルフロック式の相互摩擦部の構造を用いて、実現することにも関している。このようにすることによって、数ミリ秒の範囲における所定の制動時間を保証することができる。ブレーキの本発明による構成は、軸によって直接又は間接的に駆動される工具の制動を、典型的には１〜５０ｍｓの範囲、有利には１〜２０ｍｓの範囲、特に１０ｍｓ以下の範囲の、極めて短い時間において可能にする。

この場合、制動動作の本来の作動、つまり例えば使用者に対する危険な状況を検出するセンサの出力信号に対する応答とて行われる、制動動作の作動は、機械式、電気機械式、火薬技術式、空気力式又は液圧式に行うことができ、原則的には特定の媒体に限られるものではないが、電気機械式の作動が、簡単な構造と極めて良好な可逆性に基づいて有利である。

非常ブレーキシステムは、有利にはクラッチ装置もしくは連結装置を有しており、この連結装置は、その連結された位置においては制動すべき軸をパワートレーンと結合し、非常停止中は自動的に、制動すべき駆動軸がパワートレーンから遮断されている連結遮断位置に移動させられるようになっている。非常制動動作中にパワートレーンの連結をこのような遮断することによって、例えば駆動軸とかつ場合によっては減速段を有しているパワートレーンが、本来の制動動作から除外され、これによってパワートレーンが制動動作中に生じる大きな減速モーメントにさらされることはなくなる。このことには一方では、制動動作によるパワートレーンの構成部材の損傷を回避することができる、という利点がある。また他方では、駆動側の構成部材のジオメトリを構造的に、制動動作の必要性もしくは要求に合わせる必要がなく、これにより駆動側構成部材を、その強度に関してあまり配慮する必要がなくなり、安価に製造することができる、という利点がある。そしてパワートレーンの構成部材を制動する必要がないことに基づいて、さらに付加的に、減速される質量慣性モーメントを有利に減じることができる。相応に、鋸刃の制動動作のために必要な時間を、同じ力作用において、著しく短縮することができる。もちろん択一的に、制動時間が変わらない場合には、力作用を減じることが可能である。

本発明の有利な構成では、制動される軸は中空軸として形成されており、この中空軸の中空室内にパワートレーンの駆動軸が配置されている。連結装置はこの場合有利には、少なくとも１つのブレーキシューに設けられている突出部によって形成されており、この突出部は、連結された位置では、制動される軸に設けられた貫通孔を貫いて、駆動軸の切欠きに係合し、これによって駆動軸と制動される軸とは互いに回動不能に結合され、また遮断された位置では、駆動軸の切欠きとの係合外に移動し、その結果制動される軸はもはや駆動軸によって駆動されなくなる。このようにして制動動作中におけるパワートレーンの遮断を実現することができる。突出部は有利には切欠きと形状結合式に係合しており、これによって切欠き内における突出部の確実な係合が達成される。そのために突出部は有利には円弧状に形成され、切欠きはプリズム形状に形成されている。

本発明はさらに、上述のような非常ブレーキシステムを備えた工作機械にも関する。この工作機械は、鋸、特に丸鋸であり、より正確に言えば、テーブル丸鋸盤、パネルカットソー及び留継ぎ鋸又はパネルソーである。他の工作機械、特にボール盤や研削盤のような他の機械にも、同様に本発明による非常ブレーキシステムを設けることができる。

しかしながらまた、特殊な動機から数ミリ秒の範囲における所定の時間内に所望のように実施される減速が必要な、他の工作機械にも、本発明による非常ブレーキシステムは適用可能である。他の工作機械への本発明の適応は、個々の事例において可能である。

実施形態
以下においては図面を参照しながら本発明の実施形態を説明する。

制動動作が開始されていない状態における、本発明の１実施形態による非常ブレーキシステムを示す正面図である。 制動動作が開始された状態における、図１に示された非常ブレーキシステムを示す正面図である。 制動動作が開始されていない状態における、図１及び図２に示された非常ブレーキシステムを示す縦断面図である。 制動動作が開始された状態における、図１〜図３に示された非常ブレーキシステムを示す縦断面図である。 制動動作が開始されていない状態における、図１〜図４に示された非常ブレーキシステムを示す横断面図である。 制動動作が開始された状態における、図１〜図５に示された非常ブレーキシステムを示す横断面図である。 本発明による非常ブレーキシステムのアクチュエータを示す図である。 本発明による非常ブレーキシステムをロック装置と共に示す断面図である。 ブレーキシューに戻しばねが設けられている、本発明による戻し装置の１実施形態を示す斜視図である。 本発明による保持装置を示す図である。 手動式の戻し装置の１実施形態を示す斜視図である。 テーブル丸鋸盤として形成された本発明による工作機械の１実施形態を示す側面図である。 テーブル丸鋸盤として形成された本発明による工作機械の別の実施形態を上から見て示す平面図である。

図１〜図８を参照して、本発明による非常ブレーキシステムの基本構造について説明する。

図９、図１０及び図１１を参照して、非常ブレーキシステムの本発明によるリセット装置の詳細を説明する。

図１２及び図１３には、本発明による非常ブレーキシステムを備えたテーブル丸鋸盤としての本発明による工作機械が示されている。

図１〜図６は、本発明の１実施形態による非常ブレーキシステムを概略的に示す図であり、全体を符号１０で示されているこの非常ブレーキシステムは、例えば、図１２もしくは図１３に示されたテーブル丸鋸盤（Tischkreissaege）の鋸刃を、危険状況において、数ミリ秒の極めて短い時間内に停止させるために働く。

非常ブレーキシステム１０は、位置固定のブレーキドラム１２を有しており、このブレーキドラム１２は、例えば鋸の図示されていないフレーム構造部材に固定されている。このフレーム構造部材は構造的に、減速段階中に生じるブレーキモーメントに耐えて、このようなブレーキモーメントを受け止めることができるように、設計されていなくてはならない。さらに非常ブレーキシステム１０は、ブレーキシュー保持体１４を有しており、このブレーキシュー保持体１４が、鋸刃側の被駆動軸１６と堅く結合されており、その結果ブレーキシュー保持体１４は被駆動軸１６と一緒に、矢印１７で示された回転方向において回転する。ブレーキシュー保持体１４には、互いに直径方向で対向して位置している２つのブレーキシュー１８が固定されており、両ブレーキシュー１８はそれぞれ旋回ピン２０を中心にして旋回可能に支承されている。両ブレーキシュー１８はそのブレーキドラム１２に向いた面にそれぞれ摩擦ライニング２２を備えており、これらの摩擦ライニング２２は非常ブレーキシステム１０の制動動作中に、位置固定のブレーキドラム１２と係合し、その結果摩擦ライニング２２とブレーキドラム１２とは相互摩擦部を形成する。

制動動作がなお開始されていない図１に示された状態では、ブレーキシュー１８はロック装置２６のロックピン２４を用いて、ブレーキシュー保持体１４に不動に保持されており、その結果ブレーキシュー１８は旋回ピン２０を中心にして旋回することができない。ロックピン２４はロック装置２６の一部であり、ロック装置２６はさらにマグネットアクチュエータ２８を有しており、このマグネットアクチュエータ２８によってロックピン２４は、ブレーキシュー１８がブレーキシュー保持体１４に保持されるロックされた位置と、ロック解除された位置との間において移動可能であり、ロック解除された位置においてブレーキシュー１８は解放され、旋回ピン２０を中心にした旋回運動を行い、これによって摩擦ライニング２２とブレーキドラム１２との間における制動係合を生ぜしめることができる。

図３に示されているように、ロック装置２６のマグネットアクチュエータ２８は、被駆動軸１６に堅く固定されている。択一的にマグネットアクチュエータ２８は、図示されていない位置固定のハウジング部分に固定されていてもよく、無接触式にロックピン２４に作用することができる。マグネットアクチュエータ２８によって前進及び後退運動可能なロックピン２４は、ブレーキシュー保持体１４に設けられた貫通孔３０を貫いて延びていて、ブレーキ動作がまだ導入されていない図１、図３及び図５に示された状態において、それぞれブレーキシュー１８に設けられている係合孔３２内に係合している。このようにしてブレーキシュー１８はブレーキシュー保持体１４にロックされる。

ブレーキシステム１０の作動開始時にマグネットアクチュエータ２８は、ロックピン２４が固定されているリング可動子２９を、ブレーキシュー保持体１４からリリース距離ｓだけ引き付け、これにより、ブレーキシュー１８を解放する（図４及び図８参照）。ブレーキシュー１８は、回転する被駆動軸１６によって生ぜしめられる遠心力もしくは遠心加速に基づいて、位置固定のブレーキドラム１２に接触し、これによって被駆動軸１６の減速のために必要な相互摩擦部が、ブレーキシュー１８の摩擦ライニング２２とブレーキドラム１２との間に形成される。たとえロックピン２４が図示の実施例ではマグネットアクチュエータ２８を用いて前進運動及び後退運動するとしても、付言すれば、ロックピン２４はばね力２７又はこれに類したものの作用下で両運動方向のうちの一方の方向において運動するようになっていてよい。例えばロックピン２４の前進運動はマグネットアクチュエータ２８の影響下で行うことができ、これに対してロックピン２４の後退運動を単数又は複数のばねエレメント２７によって、又はそれとは逆に行うことができる（例えば図７参照）。

作動開始時に制御されるマグネットアクチュエータ２８は、コイル７２と帰磁路７４とから成る磁界７０から成っており、この磁界７０は作動開始時に活性化される。特に図３及び図７に示されているように、可動子２９はアクチュエータ２８に対して所定の間隔をおいて配置されている。この間隔は同時にブレーキシステム１０においてロックピン２４の突出値Ｓ_Ｌを形成している。

磁力Ｆ_ｍａｇによって可動子２９は磁界７０によって引き付けられることができ、これによってブレーキシステム１０のロックピン２４は同じ運動を実施する。これによりブレーキシステム１０は活性化される。マグネットアクチュエータ２８はこの場合常に、例えばハウジングにしっかりと取り付けられており、これによって前記磁力Ｆ_ｍａｇを支持することができる。

もちろん、マグネットアクチュエータ２８の作動は、操作員がテーブル丸鋸盤の鋸刃に近くで危険にさらされるような状態を検出する相応なセンサの出力信号によって行われる。特に服やその他の材料の検出を可能にする、このようなセンサは、例えばレーダセンサ、特にＵＷＢレーダセンサ（ＵＷＢ＝Ultra Wide Band）及び／又は光学式センサ、特にＮＩＲシステム（ＮＩＲ＝Near Infra Red）であってよいが、これらのセンサに限定されるものではない。これらのセンサは従来技術において公知であるので、以下においてはこれらのセンサについての説明は省く。

図８には、本発明によるブレーキシステム１０がロック装置２６と共に断面図で示されている。

特に図５及び図６から分かるように、非常ブレーキシステム１０を用いて制動される被駆動軸１６は、中空軸として形成されていて、この中空軸もしくは被駆動軸１６の中空室内には駆動軸３４が受容されており、この駆動軸３４は、図示されていないパワートレーンの一部を形成している。被駆動軸１６と駆動軸３４とを回動不能に互いに結合するために、ブレーキシュー１８には、被駆動軸１６及び駆動軸３４の中心点に向かって突出する円弧状の突出部３６が形成されており、これらの突出部３６はそれぞれ、被駆動軸１６に設けられた貫通孔３８を貫いて、駆動軸３４のプリズム形の切欠き４０に係合する（図５参照）。ブレーキシュー１８に設けられた突出部３６が、駆動軸３４の対応する切欠き４０に係合することによって、被駆動軸１６と駆動軸３４とは互いに回動不能に結合される。

図５に示された状態を起点として制動動作が導入されると、ブレーキシュー１８は、ロックピン２４が遮断距離ｓだけブレーキシュー１８から引き出された後で、それぞれの旋回ピン２０を中心にしてブレーキドラム１２に向かって旋回もしくは回転し、その結果、ブレーキシュー１８に配置された突出部３６は、駆動軸３４の所属の切欠き４０との係合外にもたらされ、これによって駆動軸３４は被駆動軸１６から連結を遮断される。この遮断によってパワートレーンは制動動作中に生じる減速モーメントにさらされることはなく、その結果パワートレーンが損傷することを防止することができる。さらに、パワートレーンの構成部材を僅かな頑丈さでもしくは低い強度で構成することが可能になる。それというのは、パワートレーンの構成部材が制動動作中に大きな負荷にさらされることはない空である。例えばモータ側の駆動軸３４の横断面は、パワートレーンを遮断するための遮断装置が設けられていない場合に比べて、小さく構成することが可能である。しかしながらこれによって得られる極めて大きな利点は、減速される構成部材の数が最少に減じられることである。このことは減速段階中に、システム荷重に対してポジティブな影響を及ぼす。

ブレーキシステムの構造の幾何学的な寸法に関連して、ブレーキシステムの倍力係数Ｃ* が規定されており、この倍力係数Ｃ* は、図示の構成では、システムの自己倍力（Selbstverstaerkung）又はセルフロック（Selbsthemmung）の範囲にある。システムの自己倍力又はセルフロックのこの場合のためには、相互摩擦部を形成するために単に短いインパルスだけしか必要ない。それというのは、ブレーキシュー１８は、生じる圧力場タンスの結果ブレーキドラム１２に押し付けられるからである。

倍力係数はさらに次のように規定される：

係数Ｃ* が正の場合には、力は、図に示された方向で作用する。摩擦力Ｆ_Rはこの場合、係数Ｃ* だけ強められた緊締力Ｆ_SPによって生ぜしめられる。μ＝tanαに対して、Ｃ* のための等式は極位置（Polstelle）を有しており、その結果この倍力係数は無限に近づく。このポイントにおいて実際には、不安定なバランスのシステム状態が存在している。パラメータtanα＜μの選択に対しては、負の倍力係数Ｃ* が生じる。このことは、力バランスを維持するために生じなくてはならない、緊締力Ｆ_SPの方向の理論的な逆転を意味している。実際にはこのような事例は、自己倍力式のシステムにおける特殊な状態の特徴を示す。摩擦片、つまりブレーキシューは、生じる摩擦力Ｆによって付加的に走行ベルトに押し付けられる。これによって、摩擦力と垂直力（Reib- und Normalkraefte）とが交互に連続的に高まることに基づいて、理想的には短時間のうちに、相互摩擦部の静止摩擦が発生する。その結果この静止摩擦によってシステム全体がロックされる。これに関連して一般的にはセルフロックということが言われる。この場合有利には、ブレーキシューの遠心力によって伝達される力よりも大きな力が発生する。

従って相互摩擦部の摩擦係数μに関連して、自己倍力もしくはセルフロックが発生する領域を示す角度αが生じる。この場合、少なくとも１つの摩擦相手もしくはブレーキパートナの摩擦ライニングを不均一に構成すると有利な場合がある。

相互摩擦部の摩擦円周力の２つの側における係合作用を使用することに基づいて、本発明において使用されるころがり軸受は優しく扱われ、つまり負荷が小さくなり、システム全体の耐久性の利益に基づいて、改良されること又は新たに構成されることが不要であり、これによってさらに、高められた質量慣性がシステム内にもたらされる。

上に述べた構造によって、さらにブレーキユニットの環状の外側ジオメトリが回避され、これによって、コンパクトな構造を有していて容易にカプセル化することができる閉鎖されたシステムを実現することができ、このシステムは、工作機械の取扱いにおける労働者保護の特殊な利益に、ポジティブに組み込まれる。

可能な戻し装置もしくは戻し手段については、以下に実施形態を参照しながら具体的に詳説する。なお付言すれば、本発明の図示の実施形態に制限されるものではない。

駆動軸３４の切欠き４０内にブレーキシュー１８を新たにもたらすことを可能にするために、図９に示された戻しばね７６が、戻し装置７５の戻しエレメントとして設けられている。これらの戻しばね７６は、圧縮ばねとして形成されていても引張りばねとして形成されていてもよい。これらのばねエレメント７６を用いて両方のブレーキシュー１８は、制動後に被駆動軸１６の位置とは無関係に、駆動軸３４に向かって移動させられることができる。ばねの端部７７においてこれらの戻しエレメント７６は、ブレーキシュー保持体１４と結合されている。これによって戻し装置は、矢印８６の方向でブレーキシューに作用する戻し力を生ぜしめる。このばね力は、該ばね力とは逆方向に作用する、制動を導入する遠心力に比べて小さいので、制動開始時間に対する戻し手段７６の影響は無視することができる。

しかしながら、相互摩擦部が被駆動軸１６を既に停止に到るまで減速してはいるが、モータ遮断に基づいて駆動軸３４はさらに高速回転する、ということを考慮しなくてはならない。これに基づいて、特殊な構造エレメントの使用なしには、モータ高速回転中における成形エレメントの早期の摩耗と伴う「クラッチラチェッティング（Kupplungsrasseln）」の生じるおそれがある。

図１０に示された保持装置はこのことを阻止する。すなわちこの場合保持突起８０として形成された保持エレメントであって、ロックピン２４に機能エレメントとして設けられている保持エレメントは、それぞれのブレーキシュー１８におけるフライス加工された凹部（Einfraesung）８２に係合し、これによりブレーキシュー１８を制動位置に保つ。システムの電子制御装置９０（例えば図１２参照）によって、しかしながらまた使用者による意識的な操作としても行うことができる、システムの戻し信号なしには、システムは、幾何学的に明確なこの状態に留まっているので、一方ではモータの高速回転中におけるクラッチエレメントが優しく扱われ、かつ他方ではシステムの不都合なリセットが行われない。

法的な規則が、使用者による安全システムの意識的なリセットを必要とする場合には、戻し装置７５を完全に機械式に構成することが、有利であり、このように構成されていると、システムは、準備状態への戻しに関して、使用者の意識的な操作に対してしか反応しない。

そのために適した手動式の戻し装置７５が図１１に示されている。戻しレバー８６が使用者によって動かされると、この運動はリリースフォーク８８を用いてリリースシステムの可動子プレート２９に伝達される。戻しレバーはこの場合例えばハウジング固定部５４における回転中心５２を介して運動することができる。これによってロックピン２４は新たに引っ張られ、ロックピン２４の保持エレメント８０はブレーキシュー１８を再び解放する。

これによって脚付ばね７６の戻し力は、ブレーキシュー１８を駆動軸３４に向かって運動させることができ、その結果システムの駆動側と被駆動側との間における新たな形状結合（Formschluss）を行うことができる。これによりばね負荷されたロックピン２４は新たに、ブレーキシュー１８の孔８４内に進入し、システムは準備状態に移行する。もちろんこの反応は、電子制御装置によっても引き起こすことができ、その結果自動化された戻し動作が制動後に実施される。

図１２及び図１３には本発明による工作機械の実施形態が示されており、この工作機械は、非常ブレーキシステム１０と、特に例えば人間の手の組織のような、特定の物質形式の存在認識のためのセンサシステムとを備えている。図１２に側面図で示された鋸刃４８はテーブル丸鋸盤（ベンチトップシステム：Benchtop-system）であり、かつ認識装置５２を有しており、この認識装置５２は、工作機械作業領域５６内における物質５４、特に例えば組織の存在を認識するために設けられている。検出装置５２は少なくとも１つのセンサ５０を有しており、このセンサは、図１２に示されているように、工作機械の作業領域の上における一平面に配置されていることができる。択一的に検出装置５２のセンサ５０は、作業テーブル４０に直に配置されていてもよい。両方の可能性は個々に実現されても、図１２に示されているように同時に実現されてもよい。特に人間の組織、しかしながらまた他の物質を検出する検出装置５２は、例えばレーダセンサ、特にＵＷＢレーダセンサ（ＵＲＢ＝Ultra Wide Band）及び／又は光学式センサ、特にＮＩＲシステム（ＮＩＲ＝Near Infra Red）を有することができる。

工作機械の鋸刃のすぐ前における危険領域において例えば手５４が検出されると、作動信号が発生され、この作動信号はアクチュエータ２８を作動させ、このアクチュエータ２８によってブレーキシュー１８の安全ピン２４が運動させられ、その結果ブレーキシュー１８は、上に述べたように、遠心力によってブレーキドラム１２に向かって移動させられ、そして制動動作を導入する。

図１３には、テーブル丸鋸盤４８の実施形態が上から見た平面図で示されている。モータ６０は伝動装置６３を介して工具を駆動し、この工具は図１３の実施形態では鋸刃６６である。この鋸刃６６は緊締装置６８を介して被駆動軸１６に固定されている。非常ブレーキシステム１０はこの場合有利には伝動装置６３と軸１６との間に配置されており、つまり作動時に軸１６を、駆動する伝動装置６３から遮断することを可能にする。非常ブレーキもしくは急制動の場合、これによって伝動装置段もしくはギヤ段の過負荷が回避される。伝動装置段とモータ軸とはこの場合一貫して互いに遮断される。

上述の実施形態ではテーブル丸鋸盤が工作機械の例として選択されているが、もちろん、本発明の原理は他の工作機械に対しても適用可能である。

最後にさらに述べると、本発明による非常ブレーキシステムは上述の実施形態に制限されるものではなく、本発明の枠内において、種々様々な変更が可能である。

Claims (14)

1. 回転する軸（１６）を急制動するための、工作機械用の非常ブレーキシステム（１０）であって、少なくとも１つのブレーキドラム（１２）と少なくとも１つのブレーキシュー（１８）とが設けられており、該ブレーキドラム（１２）とブレーキシュー（１８）とが、軸（１６）の制動のために互いに係合させられるようになっており、ブレーキドラム（１２）とブレーキシュー（１８）との間における制動係合が、軸（１６）の回転によって生じる遠心力の影響下で行われる形式のものにおいて、
   ブレーキシュー（１８）を制動後にその出発位置に向かって戻すことを可能にする、少なくとも１つの戻し装置（７５）が設けられていることを特徴とする、工作機械用の非常ブレーキシステム。
2. 戻し装置（７５）の戻し手段（７６）がブレーキシュー（１８）に形成されている、請求項１記載の非常ブレーキシステム。
3. 戻し装置（７５）の戻し手段がブレーキドラム（１２）に形成されている、請求項１記載の非常ブレーキシステム。
4. 戻し手段（７６）が、システムの新たな運転開始に関するシステム決定後に、ブレーキシステムを戻すためもしくはリセットするために活性化可能である、請求項１から３までのいずれか１項記載の非常ブレーキシステム。
5. ブレーキシュー（１８）を制動後に規定された制動位置に保つことを可能にする、少なくとも１つの保持装置が設けられている、請求項１から４までのいずれか１項記載の非常ブレーキシステム。
6. 保持装置が少なくとも１つの保持エレメント（８０）を有しており、該保持エレメント（８０）が、少なくとも１つのブレーキシュー（１８）の制動位置において該ブレーキシューに係合する、請求項５記載の非常ブレーキシステム。
7. 保持装置又は少なくとも１つの保持エレメント（８０）が、ブレーキシュー（１８）のロック装置（２６）の少なくとも１つのロックエレメント（２４）に配置されている、請求項５又は６記載の非常ブレーキシステム。
8. 保持装置が、システムの新たな運転開始のためのシステム決定後に不作動になる、請求項５から７までのいずれか１項記載の非常ブレーキシステム。
9. 戻し装置（７５）の戻し手段（７６）が自動的に運転されている、請求項１から８までのいずれか１項記載の非常ブレーキシステム。
10. 戻し装置（７５）が少なくとも１つの弾性的なばねエレメント（７６）を有している、請求項１から９までのいずれか１項記載の非常ブレーキシステム。
11. ばねエレメント（７６）のばね力が、制動を導入する遠心力よりも小さい、請求項４記載の非常ブレーキシステム。
12. 戻し手段（８６，８８）が手動操作式である、請求項１から８までのいずれか１項記載の非常ブレーキシステム。
13. 請求項１から１２までのいずれか１項記載の非常ブレーキシステム（１０）を備えた工作機械。
14. 工作機械が鋸、有利には丸鋸であり、特にテーブル丸鋸盤（４８）である、請求項１３記載の工作機械。

Images