WO2003098067A1

WO2003098067A1 - Elektromagnetisch gelüftete reibungsbremse mit einer spannzange zum gleichzeitigen abbremsen eines antriebsteils in umfangs- und axialrichtung

Info

Publication number: WO2003098067A1
Application number: PCT/EP2003/005075
Authority: WO
Inventors: Norbert Vogl
Original assignee: Chr. Mayr Gmbh + Co. Kg
Priority date: 2002-05-17
Filing date: 2003-05-14
Publication date: 2003-11-27
Also published as: DE10222101B4; DE10222101A1

Abstract

Reibungsbremse mit einem abzubremsenden zentralen Antriebsteil (1) und einem letzteres umgebenden Elektromagneten aus einem Spulenträgergehäuse (3) mit einer darin angeordneten, konzentrischen Magnetspule (4) sowie darin gleichmässig verteilt angeordneten, axial wirksamen Druckfedern (5), sowie mit einer mit der Magnetspule und den Druckfedern zusammenwirkenden, axial verschieblichen Ankerscheibe (6) zum Auslösen des Bremsvorganges bei stromloser Spule. Zum gleichzeitigen Abbremsen des Antriebsteils in Umfangs- und Axialrichtung wird vorgeschlagen, dass eine hülsenartige Spannzange (8) mit axial ausgeschnittenen, radial auslenkbaren Laschen (9) konzentrisch in der Bremse das Antriebsteil oder ein damit verbundenes Anbauteil umgreifend vorgesehen wird, und dass die Laschen jeweils radial aussen mit einer Schrägfläche (7) versehen sind, die mit einer an der axial verschieblichen Ankerscheibe (6) angeordneten entsprechenden Schrägfläche zusammenwirkt, um bei stromloser Magnetspule die Laschen (9) radial einwärts gegen das Antriebsteil oder ein damit verbundenes Anbauteil zu beaufschlagen.

Description

Elektromagnetisch gelüftete Reibungsbremse mit einer Spannzange zum gleichzeitigen Abbremsen eines Antriebsteils in Umfangs- und Axialrichtung

Bisher sind im Bereich der Technik überwiegend Antriebsaggregate im Einsatz, die entweder rein rotatorische oder rein lineare Bewegungen erzeugen. Eine neue Entwicklung stellen im Bereich der Antriebstechnik Motoren dar, deren Abtriebsteil zugleich oder in zeitlich getrennten Bewegungsabläufen rotatorische und/oder lineare Bewegungen ausführt - Anwendungsgebiet: beispielsweise Stellantriebe für Handhabungsroboter.

Zum Abbremsen bzw. Halten der Abtriebsteile solcher Stellmotoren sind nach dem Stand der Technik bisher zwei getrennte Bremssysteme im Einsatz, die zum einen rein rotatorisch und zum anderen rein linear wirken. Derartige Lösungen sind teuer, aufwändig und beanspruchen einen relativ großen Bauraum.

Es ist aus dem DE-GbM 8020206 bekannt, bei einer elektromagnetischen Federdruckbremse einen konischen Bremsklotz vorzusehen, der bei agebremstem Elektromotor an einer Konusfläche eines Elektromagneten anliegt, wenn die Spule dieses Elektromagneten nicht stromdurchflossen ist.

Die EP-Patentanmeldung EP 0 900 016 A2 zeigt eine Reibungsbremse oder eine Reibungskupplung, bei der, um eine spielfreie, einen besonders wirkungsvollen Reibungsschluß erzeugende Vorrichtung zu schaffen, eine Schar von Federzungen mit ihrem einen Ende spielfrei befestigt ist. Eine entsprechende Schar von Umlenkgliedern lenkt eine Axialbewegung eines Druckringes in eine Radialbewegung der losen Zungenenden um.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist eine funktionale Zusammenfassung dieser bisher getrennten Bremsen zu einer Baueinheit.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst mit einer das Antriebsteil hülsenartig umgebenden Bremszange mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1. Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Das Prinzip der Erfindung besteht darin, daß in der Bremse nur ein einziges Reibteil in Gestalt einer das Antriebsteil hülsenartig umgebenden Bremszange mit axial ausgeschnittenen, radial einwärts beweglichen Laschen vorhanden ist; die Bremszange wirkt somit auf das Abtriebsteil des Stellmotors ein und kann auf dieses gleichermaßen eine lineare Bremskraft und ein rotatorisches Bremsmoment ausüben.

Vorzugsweise kann jede dieser axial ausgeschnittenen Laschen dadurch zum Bremsen radial einwärts bewegt werden, dass jeweils an ihrer radial außen gelegenen Umfangsfläche eine Schräge vorgesehen ist, die mit einer entsprechend gestalteten Schrägfläche an der durch die Magnetkraft bzw. Federkraft axial beweglichen Ankerscheibe kooperiert.

In den Zeichnungen sind zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt.

Es zeigen:

Fig. 1 eine erste erfindungsgemäße Ausführungsform mit innenliegender Bremszange in einer Schnittansicht; Fig. la eine perspektivische Darstellung der Bremszange der Fig. 1;

Fig.2 ein zweites Ausführungsbeispiel mit außenliegender Bremszange einer Schnittansicht ähnlich der Fig. 1;

Fig. 2a eine perspektivische Darstellung der Bremszange der Fig. 2.

Gemäß Fig. 1 ist das strichpunktiert angedeutete Abtriebsteil 1 eines nicht dargestellten Stellmotors zylindrisch ausgebildet und kann gleichermaßen rotierende wie auch lineare Bewegungen ausführen, wie dies durch die Pfeile 1R und 1L angedeutet wird. Das Abtriebsteil 1 hat eine Drehachse 2, längs der es auch die linearen Bewegungen ausführt. Gleichachsig zum Abtriebsteil 1 ist ein Spulenträger 3 angeordnet, der mit dem (allerdings zeichnerisch nicht dargestellten) Stellmotorgehäuse fest verbunden ist. In dem Spulenträger 3 befindet sich eine zur zentralen Mittelachse bzw. Drehachse 2 konzentrische Magnetspule 4 und eine Anzahl von Federn 5, liier Schraubendruckfedern, die auf einem Kreis um die Drehachse 2 gleichmäßig verteilt angeordnet sind. Durch Bestromen der Magnetspule 4 wird die Ankerscheibe 6 axial gegen die Kraft der Federn 5 zum Spulenträger 3 angezogen und löst dadurch die Bremse, d. h. das Abtriebsteil 1 kann sich im bestromten Zustand der Bremse sowohl rotatorisch als auch translatorisch bewegen. Nach Abschalten des Stromes der Magnetspule 4 drücken die Federn 5 die an ihrem Innenradius schräg ausgebildete Ankerscheibe gegen eine entsprechend gestaltete äußere Schrägfläche 7 der hülsenartig ausgebildeten Bremszange 8, wodurch deren axial ausgeschnittenen, radial nachgiebigen Laschen 9 mit den radial innen daran befestigten Reibbelägen gegen die äußere Umfangsfläche des Abtriebsteils 1 gedrückt werden und damit eine sowohl rotatorisch als auch translatorisch wirksame Bremswirkung ausüben.

Nach Fig. la ist die allgemein hülsenförmige Brems- oder Spannzange 8 zur Schaffung der elastischen Laschen 9 mit längs gerichteten Schlitzen 9a versehen. Die Laschen 9 enthalten Ausnehmungen 9b von Trapezform, deren breitere Basis gegen die Schrägfläche 7 gerichtet ist. Nach Fig. 2 ist das Abtriebsteil 11 des nicht näher dargestellten Stellmotors als zylindrischer Körper mit einem darauf drehfest angeordneten Rotor 11' ausgeführt und dreht sich im Sinne 11R um die Drehachse 12. Außerdem führt sie in Pfeilrichtung HL eine lineare Bewegung aus. Koaxial zum Abtriebsteil 11 und zum Rotor 11' ist ein Spulenträger 13 angeordnet, der mit dem nicht näher dargestellten Stellmotorgehäuse fest verbunden ist. Im Spulenträger 13 sind eine Magnetspule 14 und eine Anzahl Federn 15, vorzugsweise Schraubendruckfedern, im Kreis um die Drehachse 12 gleichmäßig verteilt untergebracht. Durch Be- stromen der Magnetspule 14 wird die Ankerscheibe 16 gegen die Kraft der Federn 15 zum Spulenträger 13 gezogen und damit die Bremse gelöst. Nach Abschalten des Stromes der Magnetspule 14 drücken die Federn 15 die Ankerscheibe 16 gegen eine Schräge oder Keilfläche 17 der außen am Spulenträger 13 angeordneten Bremszange 18, wodurch die radial nachgiebigen Laschen 19 der Bremszange 18 mit den Reibbelägen 20 nach innen gegen die radial nach außen gerichtete Zylindermantelfläche 11" des Rotors 11' gedrückt werden und so in beiden Richtungen die Bremsung bewirken, d.h. in Umfangs- und Axialrichtung.

Nach Fig. 2a ist die allgemein hülsenförmige Brems- oder Spannzange 18 zur Schaffung der elastischen Laschen 19 mit längs gerichteten Schlitzen 19a versehen. Die Laschen 19 enthalten Ausnehmungen 19b von Trapezform, deren breitere Basis gegen die Schrägfläche 17 gerichtet ist.

Natürlich sind die erfindungsgemäß ausgebildeten Bremsen auch wirksam, wenn im jeweiligen Betriebsfall nur eine der beiden Bewegungen, die lineare Axialbewegung oder die Drehbewegung gegeben sind.

Claims

Patentansprüche

1. Reibungsbremse mit einem abzubremsenden zentralen Antriebsteil (1, 11) und einem letzteres umgebenden Elektromagneten aus einem Spulentragergehause (3, 13) mit einer darin angeordneten, konzentrischen Magnetspule (4, 14) sowie darin gleichmäßig verteilt angeordneten, axial wirksamen Druckfedern (5, 15), sowie mit einer mit der Magnetspule (4, 14) und den Druckfedern

(5. 15) zusammenwirkenden, axial verschieblichen Ankerscheibe (6, 16) zum Auslösen des Bremsvorganges bei stromloser Spule, dadurch gekennzeichnet, daß zum Abbremsen des Antriebsteils (1, 11) in Umfangs- und Axialrichtung eine hülsenartige Brems- oder Spannzange (8, 18) mit axial ausgeschnittenen, radial auslenkbaren Laschen (9, 19) konzentrisch in der Bremse das Antriebsteil oder ein damit verbundenes Anbauteil umgreifend angeordnet ist, und daß die Laschen (9, 19) jeweils radial außen mit einer Schrägfläche (7, 17) versehen sind, die mit einer an der axial verschieblichen Ankerscheibe

(6. 16) angeordneten entsprechenden Schrägfläche zusammenwirkt, um bei stromloser Magnetspule (4, 14) die Laschen radial einwärts gegen das Antriebsteil (1, 11) oder ein damit verbundenes Anbauteil zu beaufschlagen.

2. Reibungsbremse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die hülsenartige Spannzange (8) mit den axial ausgeschnittenen, radial auslenkbaren Laschen (9) das zentrale Antriebsteil (1) unmittelbar umgreift und die konzentrische Ankerscheibe (6) an ihrem radialen Innenumfang mit zu den Schrägflächen der Laschen (9) entsprechenden Schrägflächen (7) versehen ist. (Fig. 1)

3. Reibungsbremse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die hülsenartige Spannzange (18) mit den axial ausgeschnittenen, radial auslenkbaren Laschen (19) außen auf dem konzentrischen Spulengehäuse (13) angeordnet ist und die axial verschiebliche Ankerscheibe (16) sowie einen mit dem Antriebsteil (11) fest verbundenen Bremsrotor umgibt, und daß die Laschen (19) jeweils mit einer Schrägfläche (17) versehen sind, die mit einer an der axial verschieblichen Ankerscheibe (16) angeordneten entsprechenden Schrägfläche zusammenwirkt, um bei stromloser Magnetspule (14) die Laschen (19) radial einwärts gegen das mit dem Antriebsteil verbundene Anbauteil zu beaufschlagen. (Fig. 2)

4. Reibungsbremse nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Laschen (9, 19) auf ihren radial einwärts gewandten Flächen mit Bremsbelägen versehen sind.

5. Reibungsbremse nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Laschen (9, 19) durch längs gerichtete Schlitze (9a, 19a) in einem hül- senförmigen Teil der Brems- oder Spannzange (8, 18) gebildet sind.

6. Reibungsbremse nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß in den Laschen (9, 19) Ausnehmungen (9b, 19b) gebildet sind.

7. Reibungsbremse nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausnehmungen (9b, 19b) trapezförmig sind.

8. Reibungsbremse nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausnehmungen (9b, 19b) mit der breiteren Basis des Trapezes auf die Schrägfläche (7, 17) gerichtet sind.