WO2005113404A1 - Sicherheitsbremse - Google Patents

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WO2005113404A1
WO2005113404A1 PCT/EP2005/005395 EP2005005395W WO2005113404A1 WO 2005113404 A1 WO2005113404 A1 WO 2005113404A1 EP 2005005395 W EP2005005395 W EP 2005005395W WO 2005113404 A1 WO2005113404 A1 WO 2005113404A1
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WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
brake
safety brake
linear motor
measuring sensor
safety
Prior art date
Application number
PCT/EP2005/005395
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Herbert Seeger
Udo Meller
Original Assignee
Ortlinghaus-Werke Gmbh
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Ortlinghaus-Werke Gmbh filed Critical Ortlinghaus-Werke Gmbh
Priority to EP05749879A priority Critical patent/EP1751048B1/de
Priority to DE502005011221T priority patent/DE502005011221D1/de
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B66—HOISTING; LIFTING; HAULING
    • B66B—ELEVATORS; ESCALATORS OR MOVING WALKWAYS
    • B66B29/00—Safety devices of escalators or moving walkways

Definitions

  • the present invention relates to a safety brake according to the preamble of the main claim.
  • Such safety brakes are used in mechanical engineering to brake known loads to a standstill. In the event that the braking process begins, the load to be braked and still moved must come to a standstill.
  • the load torque which is impressed by external forces and which exists due to the moving load is countered by the braking torque which arises between the brake rotor and brake stator.
  • the braking torque therefore continuously leads to the complete destruction of the kinetic energy presented by the load torque.
  • the safety brake is then in the brake lock position, with static friction between the brake rotor and brake stator.
  • Such safety brakes are known, for example, as spring-operated brakes, which are released by a pressure medium.
  • the springs act as force transmitters that can even be supported in their force by hydraulic components.
  • the function of these force transmitters is in any case canceled by the piston-cylinder unit when the safety brake is shifted into its brake release position.
  • BESTATIGUNGSKOPIE The braking function is initiated via the spring force, while the pressure medium introduced counteracts this spring force in order to release the safety brake again.
  • active brakes can also be considered, in which, in addition to or instead of spring force actuation, the brake function is brought about by a hydraulic or pneumatic pressure medium.
  • Brakes based on the reverse principle can also be used without restricting the invention. This is to be understood to mean that the brakes are shifted into the brake release position by the force transmitter while they are acted upon by the pressure medium in the direction of the brake blocking position.
  • Such safety brakes are used, for example, in mechanical engineering to brake loads, e.g. in escalators, presses, transfer belts or the like.
  • the invention solves this problem with the features of the main claim.
  • the advantage of the invention is that the effective braking torque between the maximum braking torque, in which friction between the brake stator and the brake rotor occurs and the value ZERO can be set in an adjustable manner to the respective external operating conditions, which of course cannot be constant over time To take into account.
  • This advantage is achieved in that at least one predetermined operating parameter, which occurs as a significant influencing variable on the safety brake in the operating range outside the brake lock position, is detected by a suitable measuring sensor and is fed back as a manipulated variable into the adjusting mechanism of the safety brake, so that the braking function of the safety brake corresponds to the operating parameters recorded in each case can be adapted.
  • Such measures can e.g. be necessary to take into account the time-dependent course of the braking torque depending on the respective state of wear of the brake pads.
  • Further exemplary embodiments relate to the consideration of any leaks in the pressure-pressurized system.
  • these are hydraulic or pneumatic systems which are naturally also subject to a certain amount of wear and are therefore exposed to the risk of leakage.
  • the piston-cylinder unit for the displacement of the brake stator relative to the brake rotor would travel through a larger free travel if - as before - the corresponding operating parameter was not recorded and returned to the sensor system.
  • the advantage of the invention is therefore also a constant action independent of time and wear.
  • the safety brake which is supplemented by further exemplary embodiments.
  • certain pre-pressures can also be realized, so that the maximum braking force applied via the force transmitter is limited.
  • a linear motor can easily be arranged in the connection between the measuring sensor and the sensor system, which acts on the piston-cylinder unit as a function of the one or more operating parameters (s) recorded in each case.
  • electromagnetic direct drives that are controlled by a servo controller can be considered as linear motors.
  • Such motors consist of only the rotor and stator and are controlled with high dynamics by the servo controller.
  • the detected operating parameters can be impressed on the servo controller via simple electrical circuits, if necessary via appropriate converters, as electrical input signals. If electrically operated linear motors are used, they offer the additional advantage of freedom from wear.
  • the operating range of the safety brake according to the invention within which the respective braking torque is a function proportional to the measured operating parameter (s), is always limited to the range of sliding friction between the brake rotor and brake stator ,
  • the invention should not be used in the area which lies in the transition area between sliding friction and static friction as with ABS, but that a fixed load torque is always assumed, which is to be counteracted by the specified braking torque that the braking torque increases with increasing load torque and vice versa.
  • the respective braking torque expediently runs as a function of the time required to brake the load torque to a standstill according to a rule that can be mathematically described as strictly monotonous, all the masses involved coming to rest after the plant has come to a standstill.
  • the rotor of the linear motor be prepositioned by another linear motor.
  • a predetermined pressure can be built up in the hydraulic or pneumatic system and thus a certain limit torque can be specified which is less than the maximum possible braking torque.
  • using a spring-loaded and fluidically ventilated safety brake can be via the another linear motor to relieve the brake springs by a predetermined pressure and in this way simply specify a limit torque.
  • the further linear motor forms a rear stop for the rotor of the first linear motor, which can be acted upon again and again from this zero point, so to speak.
  • An embodiment is preferably used for the further linear motor, which is held in the pre-positioned position with self-locking.
  • a preferred embodiment consists in a spindle motor.
  • This embodiment offers advantages particularly when e.g. due to a power failure, the previously determined braking torque must then be available again.
  • predetermined functions of the safety brake can be stored in the operating area between the brake release position and outside the brake lock position in function blocks, which can be seated in the connection between the measuring sensor and the encoder system using appropriate converters.
  • changing external loads should also be mentioned here if it makes sense to influence the braking function depending on the external loads.
  • the invention can also be used on clutches, provided that they serve as safety clutches, for example as slip clutches with a predetermined release torque. The above and the following description apply accordingly to these safety couplings.
  • Figure 1 shows a first embodiment of the invention
  • Figure 2 shows an embodiment of the invention with a functional network pressure-time
  • FIG. 3 shows an embodiment of the invention with path-dependent control
  • FIG 4 shows an embodiment of the invention with functional network speed-force
  • FIG. 5 shows an embodiment of the invention with functional network torque-time
  • Figure 6 shows an embodiment of the invention with wear monitoring
  • FIG. 7 shows an embodiment of the invention with two series-connected linear motors
  • the figures show a safety brake 1.
  • a safety brake 1 there is a stationary one Brake stator 3 in front with a brake rotor 2 rotating relative thereto.
  • One or more brake pads are arranged between the brake stator 3 and the brake rotor 2 so that the acting load torque can be braked to a standstill by the opposite braking torque.
  • the stationary arrangement of the brake stator 3 serves with the onset of the braking action as an abutment in order to guide the forces and moments introduced by the load torque into the brake rotor 2 into the foundation.
  • it is a spring-loaded and hydraulically ventilated safety brake.
  • the braking torque is predetermined by the force of a force generator 4.
  • a force generator 4 During the relative rotation between brake rotor 2 and brake stator 3, only sliding friction is present on the brake pads, which only changes into static friction when the brake is at a standstill.
  • a plurality of coil springs are provided as the force transmitter 4, which press the axially movable but not rotating part of the brake stator 3 against the brake surfaces of the brake rotor 2 provided with brake pads as soon as the braking effect is to start.
  • the braking effect is canceled here by pressurizing a piston-cylinder unit 5 filled with a pressure medium, by applying an axial relative movement between the brake rotor 2 and the brake stator 3 due to the pressurization with pressure medium, and in this way the respective braking torque can be changed until the brake release position is reached.
  • an encoder system 7 is used, which is connected to the piston-cylinder unit 5 via a pressure medium line 6.
  • the transmitter system 7 is designed here as a piston-cylinder unit and is connected to a tank 8 which always replenishes the pressure medium located in the closed space between the piston-cylinder unit 5 and the piston-cylinder unit 7 as required.
  • the safety brake 1 comprises at least one measuring sensor 9a-k, which serves to detect at least one predetermined operating parameter in the area of the axial relative movement between the brake rotor 2 and the brake stator 3 and in any case outside the operating range defined by the brake lock position.
  • the measuring sensor 9a-k interacts with the encoder system 7 in such a way that in this operating range and in any case outside the brake lock position, the respective braking torque is a function of the operating parameter recorded in each case, the braking torque predetermined by the coil springs - here subtractively - being supplemented according to a mathematical one Function according to which the transmitter system 7 changes the pressure in the piston-cylinder unit 5 in a directly proportional or indirectly proportional dependence on the value of the operating parameter recorded in each case.
  • the brake lock position is understood to mean the position in which the state of static friction exists between the brake rotor 2 and the brake stator 3.
  • the present invention differs from this known one State of the art in that the respective operating range is to be defined exclusively by the sliding friction present.
  • the encoder system 7 is also designed here as a piston-cylinder unit and is acted upon by a linear motor 10, which is located in the connection between the measuring sensor 9a-k and the encoder system 7.
  • the linear motor 10 is controlled by a control unit, which contains at least the one recorded operating parameter 9 a-k as a necessary input variable.
  • an upstream servo controller 11 which, if necessary via a corresponding converter, receives the recorded operating parameter (s) as an input signal.
  • Simple linear signal dependencies can be achieved in this way, in particular for linear motors 10 with an electric drive, and the electrical drive for the linear motor 10 is subject to practically no wear. It is additionally proposed that the interaction between the measuring sensor 9a-k and the transmitter system 7 always remain limited to the operating range of the sliding friction between the brake rotor 2 and the brake stator 3 according to a predetermined function.
  • a strictly monotonous function is to be understood as a function course in which two arbitrarily successive abscissa values can always be assigned two ordinate values that only become smaller or larger, so that such a function has practically no turning points.
  • the rotor of the linear motor 10 is prepositioned by a further linear motor 12.
  • the further linear motor 12 either engages and displaces the housing of the linear motor 10 with its respective rotor pitch, or the further linear motor 12 directly engages the rotor of the linear motor 10 while the stator of the linear motor 10 is arranged in a stationary manner.
  • the rotor of the linear motor 10 is prepositioned by the further linear motor 12.
  • the further linear motor 12 is designed as a spindle motor, the spindle 13 of which is self-locking in each position corresponding to the prepositioning.
  • the spindle 13 can form a rear stop 14 for the rotor of the linear motor 10.
  • FIGS. 2, 4 and 5 show that the function of the operating parameter shown and recorded as an example is stored in a function block 15 which is located in the connection between the measuring sensor 9a-k and the transmitter system 7.
  • predetermined functional relationships can be driven from the recorded operating parameter (s) with regard to the desired braking torque.
  • FIGS. 1, 2, 3, 4, 5, 6 and 7 show measuring sensors 9a, 9b which are used to record state variables internal to the pressure medium.
  • FIGS. 3, 4 and 6 show exemplary embodiments in which measuring sensors 9c to j are provided, which are used to detect mechanical state variables of the brake.
  • the respective feed is detected in the piston-cylinder unit 5, which e.g. can be seen as equivalent to the maximum specifiable braking torque.
  • the speed is detected on the brake rotor 2 via a corresponding sensor 9j.
  • the brake wear present in each case is detected by a sensor 9e and the piston-cylinder unit 5 is readjusted accordingly.
  • FIG. 5 also shows an exemplary embodiment in which a measuring sensor 9k is used to record the respectively acute load torque in order to readjust the braking force accordingly.
  • the present invention is not limited to the exemplary embodiments shown, as long as the operating parameters are recorded in the operating range that lies outside the brake lock position.

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Sicherheitsbremse (1), bei welcher innerhalb jeder Relativposition zwischen Bremsrotor (2) und Bremsstator (3), die außerhalb der formschlüssigen Bremssperrstellung liegt, über einen Meßsensor ein Betriebsparameter erfaßt wird, welcher einem Gebersystem (7) zur Beaufschlagung einer die Bremsfreigabestellung herbeiführenden Kolben-Zylinder-Einheit (5) aufgeprägt wird, um in demjenigen Betriebsbereich der Sicherheitsbremse (1), der außerhalb der Bremssperrstellung liegt, vorgegebene funktionale Zusammenhänge zu erfüllen.

Description

Sicherheitsbremse
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Sicherheitsbremse nach Oberbegriff des Hauptanspruchs.
Derartige Sicherheitsbremsen dienen im Maschinenbau zum Abbremsen bekannter Lasten bis zum Stillstand. Im Falle des einsetzenden Bremsvorgangs muß die abzubremsende und noch bewegte Last zwingend bis zum Stillstand kommen.
Dabei ist dem durch äußere Kräfte aufgeprägten Lastmoment, welches aufgrund der bewegten Last besteht, das zwischen Bremsrotor und Bremstator entstehende Bremsmoment entgegengerichtet. Das Bremsmoment führt daher kontinuierlich zur vollständigen Vernichtung der durch das Lastmoment vorgelegten kinetischen Energie. Danach befindet sich die Sicherheitsbremse in Bremssperrstellung, wobei zwischen Bremsrotor und Bremsstator Haftreibung besteht.
Derartige Sicherheitsbremsen sind beispielsweise bekannt als federkraftbetätigte Bremsen, die von einem Druckmittel gelüftet werden. Dabei wirken die Federn als Kraftgeber, die von hydraulischen Komponenten sogar noch in ihrer Kraftwirkung unterstützt werden können. Die Funktion dieser Kraftgeber wird aber in jedem Fall durch die Kolbenzylindereinheit aufgehoben, wenn die Sicherheitsbremse in ihre Bremsfreigabe- stellung verlagert wird.
BESTATIGUNGSKOPIE Dabei wird die Bremsfunktion über die Federkraft eingeleitet, während das eingesteuerte Druckmittel dieser Federkraft entgegenwirkt, um die Sicherheitsbremse wieder zu lösen.
Alternativ zu diesen Passivbremsen können auch Aktivbremsen in Frage kommen, bei denen additiv zu oder anstelle einer Federkraftbetätigung die Bremsfunktion durch ein hydraulisches oder pneumatisches Druckmittel herbeigeführt wird.
Ohne Beschränkung der Erfindung kommen auch Bremsen in Betracht, die auf dem umgekehrten Prinzip beruhen. Hierunter ist zu verstehen, daß die Bremsen durch den Kraftgeber in Bremsfreigabestellung verlagert werden während sie über das Druckmittel in Richtung zur Bremssperrstellung beaufschlagt sind.
Für alle die oben genannten Bremsen unterschiedlicher Bauarten gelten daher die folgenden Ausführungen entsprechend.
Im folgenden wird daher, ohne Beschränkung der Erfindung hierauf, stets nur von federkraftbeaufschlagten und mit Druckmittel belüfteten Bremsen gesprochen, so lange nicht ausdrücklich auf notwendige Abweichungen für Bremsen anderer Bauarten hingewiesen wird.
Derartige Sicherheitsbremsen dienen beispielsweise im Maschinenbau zum Abbremsen von Lasten, z.B. bei Rolltreppen, Pressen, Transferbändern oder dergleichen.
Sie zeichnen sich dadurch aus, daß im Betriebsbereich zwischen der Bremsfreigabestellung und der Bremssperrstellung eine kontinuierliche Abnahme der Drehzahl des Bremsrotors bis zum Stillstand erfolgt. Während der kontinuierlichen Abnahme der Drehzahl liegt zwischen Bremsrotor und Bremsstator ausschließlich Gleitreibung an, die letztlich mit Einnahme der Bremssperrstellung in Haftreibung übergeht. Danach wird die Last so lange im Stillstand gehalten, bis die Bremse durch das Druckmittel belüftet wird.
Bei derartigen federkraftbelasteten Bremsen ist das Bremsmoment praktisch durch die anstehenden Federkräfte fest vorgegeben.
Dies wird beispielsweise dann als Nachteil empfunden, wenn die Bremswirkung lastabhängig erfolgen soll. Ein praktisches Anwendungsbeispiel ist bei Rolltreppen gegeben.
Eine mit nur wenigen Personen belastete Rolltreppe soll nämlich in Notsituationen nur so langsam abgebremst werden, daß die Schädigung der Fahrgäste nicht zu befürchten ist obwohl die Sicherheitsbremse für das hohe Bremsmoment einer vollbesetzten Rolltreppe ausgelegt ist.
Es ist deshalb Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die bekannten Sicherheitsbremse so weiter zu bilden, daß in dem allein durch Gleitreibung zwischen Bremsrotor und Bremsstator definierten Betriebsbereich eine von äußeren Betriebsparametern dieses Betriebsbereichs abhängige Verstellung des maximalen Bremsmoments möglich ist.
Diese Aufgabe löst die Erfindung mit den Merkmalen des Hauptanspruchs .
Aus der Erfindung ergibt sich der Vorteil, daß das jeweils wirksame Bremsmoment zwischen dem maximalen Bremsmoment, in welchem Reibschluß zwischen Bremsstator und Bremsrotor eintritt und dem Wert NULL einstellbar vorgegeben werden kann, um den jeweils äußeren Betriebsbedingungen, die naturgemäß über die Zeit nicht konstant sein können, Rechnung zu tragen. Dieser Vorteil wird dadurch erreicht, daß zumindest ein vorbestimmter Betriebsparameter, der als maßgebliche Einflußgröße an der Sicherheitsbremse im Betriebsbereich außerhalb der Bremssperrstellung auftritt, von einem geeigneten Meßsensor erfaßt und als Stellgröße in den Verstellmechanismus der Sicherheitsbremse zurückgeführt wird, so daß die Bremsfunktion der Sicherheitsbremse entsprechend dem jeweils erfaßten Betriebsparameter angepaßt werden kann.
Dies kann z.B. durch zeitabhängiges, druckabhängiges, lastabhängiges, verschleißabhängiges, drehmomentabhängiges oder auch drehzahlabhängiges Beeinflussen der Brems-Zeit- Funktion erfolgen.
Derartige Maßnahmen können z.B. erforderlich sein, um dem zeitabhängigen Verlauf des Bremsmoments abhängig vom jeweiligen Verschleißzustand der Bremsbeläge Rechnung zu tragen.
Weitere Ausführungsbeispiele betreffen die Berücksichtigung etwaiger Leckagen im druckmittelbeaufschlagten System. Bekannterweise handelt es sich hier um hydraulische oder pneumatische Systeme, die naturgemäß auch einem gewissen Verschleiß unterliegen und somit der Leckagegefahr ausgesetzt sind.
Mit eintretendem Verschleiß oder auftretender Leckage würde die Kolbenzylindereinheit für die Verlagerung des Bremsstators relativ zum Bremsrotor einen größeren Leerweg durchfahren, sofern - wie bisher - der entsprechende Betriebsparameter nicht erfaßt und in das Gebersystem zurückgeführt würde.
Der Vorteil der Erfindung liegt daher auch in einer zeit- und verschleißunabhängigen gleichbleibenden Wirkungs- weise der Sicherheitsbremse, die durch weitere Ausführungs- beispiele noch ergänzt wird.
Hierunter ist insbesondere auch eine drehmomentabhängige Steuerung zu verstehen, bei welcher über einen drehmomentabgreifenden Meßsensor z.B. ein vorbestimmter Verlauf des Bremsmoments erzielbar ist.
Darüber hinaus lassen sich auch bestimmte Vordrücke realisieren, so daß die über den Kraftgeber aufgebrachte maximale Bremskraft beschränkt wird.
Im Falle einer nicht mit Druckmittel gelüfteten sondern mit Druckmittel betätigten Sicherheitsbremse ließe sich auf diese Weise ebenfalls die maximale Bremskraft begrenzen.
Wird für das Gebersystem eine Kolbenzylindereinheit vorgesehen, läßt sich in der Verbindung zwischen Meßsensor und Gebersystem leicht ein Linearmotor anordnen, der die Kolbenzylindereinheit abhängig von dem einen oder den mehreren jeweils erfaßten Betriebsparameter (n) beaufschlagt.
Hierfür sind Ausführungsbeispiele angegeben.
Als Linearmotoren kommen insbesondere elektromagnetische Direktantriebe in Betracht, die von einem Servocontroller angesteuert werden.
Derartige Motoren setzen sich aus lediglich dem Läufer und Stator zusammen und werden über die Servocontroller mit hoher Dynamik angesteuert.
Dabei können über einfache elektrische Schaltungen dem Servocontroller die erfaßten Betriebsparameter ggf. über entsprechende Wandler als elektrische Eingangssignale aufgeprägt werden. Werden elektrisch betriebene Linearmotoren verwendet, bieten diese den zusätzlichen Vorteil der Verschleißfreiheit.
Wesentlich ist aber auch, daß in Abgrenzung zu den bekannten Antiblockiersystemen bei Fahrzeugbremsen der Betriebsbereich der erfindungsgemäße Sicherheitsbremse, innerhalb dessen das jeweilige Bremsmoment eine proportionale Funktion zu dem/den gemessenen Betriebsparameter (n) ist stets auf den Bereich der Gleitreibung zwischen Bremsrotor und Bremsstator begrenzt bleibt.
Es soll insoweit ausdrücklich gesagt werden, daß die Erfindung nicht in demjenigen Bereich Anwendung finden soll, der im Übergangsbereich zwischen Gleitreibung und Haftreibung wie beim ABS liegt, sondern daß stets von einem fest vorgegebenen Lastmoment ausgegangen wird, welchem durch das vorgegebene Bremsmoment so entgegengewirkt werden soll, daß mit zunehmendem Lastmoment auch das Bremsmoment steigt und umgekehrt .
Dabei verläuft zweckmäßigerweise das jeweilige Bremsmoment als Funktion über die zum Abbremsen des Lastmoments bis zum Stillstand benötigte Zeit nach einer mathematisch als streng monoton beschreibbaren Vorschrift, wobei nach dem Stillstand der Anlage alle beteiligten Massen zur Ruhe gekommen sind.
Weiterhin wird vorgeschlagen, daß der Läufer des Linearmotors von einem weiteren Linearmotor vorpositioniert wird.
Auf diese Weise läßt sich im hydraulischen oder pneumatischen System ein vorbestimmter Druck aufbauen und so ein gewisses Grenz-Drehmoment vorgeben, welches geringer als das maximalmögliche Bremsmoment ist.
Insbesondere unter Verwendung einer federbelasteten und fluidisch belüfteten Sicherheitsbremse läßt sich über den weiteren Linearmotor eine Entlastung der Bremsfedern durch einen vorbestimmten Druck erzielen und auf diese Weise einfach ein Grenzdrehmoment vorgeben.
Dabei bildet der weitere Linearmotor einen rückwärtigen Anschlag für den Läufer des ersten Linearmotors, der sozusagen von diesem nachgeführten Nullpunkt aus immer wieder beaufschlagt werden kann.
Vorzugsweise wird für den weiteren Linearmotor eine Ausführungsform verwandt, die in der jeweils vorpositionierten Stellung unter Selbsthemmung gehalten wird.
Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel besteht in einem Spindelmotor .
Diese Ausführungsform bietet insbesondere dann Vorteile, wenn z.B. durch Stromausfall das vorher bestimmte Bremsmoment auch anschließend wieder zur Verfügung stehen muß.
Darüber hinaus können vorbestimmte Funktionen der Sicherheitsbremse im Betriebsbereich zwischen Bremsfreigabestellung und außerhalb der Bremssperrstellung in Funktionsbausteinen abgelegt sein, die unter Verwendung entsprechender Wandler in der Verbindung zwischen Meßsensor und Gebersystem sitzen können.
Als maßgebliche Einflußgrößen, die über den Meßsensor erfaßt werden können, kommen neben druckmittelinternen Zu- standsgrößen wie Druck, Temperatur, Leckageverlust auch mechanische Zustandsgrößen der Sicherheitsbremse in Betracht wie z.B. Verschleiß oder wegabhängige Druckbeaufschlagung.
Im Hinblick auf weitere in Betracht kommende Einflußgrößen sind hier insbesondere aber auch sich ändernde äußere Lasten zu nennen, wenn es insoweit sinnvoll ist, die Bremsfunktion abhängig von den äußeren Lasten zu beeinflussen. Die Erfindung kann auch Anwendung finden an Kupplungen, sofern diese als Sicherheitskupplungen dienen, z.B. als Rutschkupplungen mit vorgegebenen Auslösemoment. Für diese Sicherheitskupplungen gilt die vorstehende und die folgende Beschreibung entsprechend.
Im folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert Es zeigen
Figur 1 ein erstes Ausführungsbeispiel der Erfindung
Figur 2 ein Ausführungsbeispiel der Erfindung mit einem Funktionsnetzwerk Druck-Zeit
Figur 3 ein Ausführungsbeispiel der Erfindung mit wegabhängiger Steuerung
Figur 4 ein Ausführungsbeispiel der Erfindung mit Funktionsnetzwerk Drehzahl-Kraft
Figur 5 ein Ausführungsbeispiel der Erfindung mit Funktionsnetzwerk Drehmoment-Zeit
Figur 6 ein Ausführungsbeispiel der Erfindung mit Verschleißüberwachung
Figur 7 ein Ausführungsbeispiel der Erfindung mit zwei hintereinander geschalteten Linearmotoren
Sofern im folgenden nichts anderes gesagt ist, gilt die folgende Beschreibung stets für alle Figuren.
Die Figuren zeigen eine Sicherheitsbremse 1. Bei derartiger Sicherheitsbremse 1 liegt ein ortsfest gelagerter Bremsstator 3 vor mit einem sich relativ dazu drehenden Bremsrotor 2.
Zwischen Bremsstator 3 und Bremsrotor 2 sind ein oder mehrere Bremsbeläge angeordnet, damit das angreifende Lastmoment durch das entgegengesetzt gerichtete Bremsmoment bis zum Stillstand abgebremst werden kann.
Die ortsfeste Anordnung des Bremsstators 3 dient dabei mit Einsetzen der Bremswirkung als Widerlager, um die von dem Lastmoment in den Bremsrotor 2 eingeleiteten Kräfte und Momente in das Fundament zu leiten.
In den gezeigten Ausführungsbeispielen handelt es sich um eine federkraftbeaufschlagte und hydraulisch belüftete Sicherheitsbremse .
Bei dieser Sicherheitsbremse wird - allgemein gesprochen - das Bremsmoment durch die Kraft eines Kraftgebers 4 vorgegeben. Während der Relativrotation wischen Bremsrotor 2 und Bremsstator 3 liegt an den Bremsbelägen ausschließlich Gleitreibung an, die erst im Stillstand in Haftreibung übergeht.
Dabei sind im vorliegenden Fall als Kraftgeber 4 mehrere Schraubenfedern vorgesehen, die den axialbeweglichen jedoch nicht mitdrehenden Teil des Bremsstators 3 gegen die mit Bremsbelägen versehenen Bremsflächen des Bremsrotors 2 drük- ken, sobald die Bremswirkung einsetzen soll.
Die Bremswirkung wird hier durch Druckbeaufschlagung einer mit einem Druckmittel gefüllten Kolbenzylindereinheit 5 aufgehoben, indem durch die Druckbeaufschlagung mit Druckmittel eine axiale Relativbewegung zwischen Bremsrotor 2 und Bremsstator 3 einsetzt und auf diese Weise das jeweilige Bremsmoment bis zum Erreichen der Bremsfreigabestellung veränderbar ist. Zur Beaufschlagung der Kolbenzylindereinheit 5, die aus einem Kolben 5a und einem zugeordneten Zylinder 5b besteht, dient ein Gebersystem 7, welches über eine Druckmittelleitung 6 mit der Kolbenzylindereinheit 5 verbunden ist.
Das Gebersystem 7 ist hier als Kolbenzylindereinheit ausgebildet und an einen Tank 8 angeschlossen, der das im geschlossenen Raum zwischen Kolbenzylindereinheit 5 und Kolbenzylindereinheit 7 befindliche Druckmittel stets bedarfsweise nachfüllt.
Wesentlich ist nun, daß die Sicherheitsbremse 1 zumindest einen Meßsensor 9a-k umfaßt, welcher im Bereich der axialen Relativbewegung zwischen Bremsrotor 2 und Bremsstator 3 und in jedem Falle außerhalb des durch die BremssperrStellung definierten Betriebsbereichs zur Erfassung von zumindest einem vorbestimmten Betriebsparameter dient. Dabei wirkt der Meßsensor 9a-k mit dem Gebersystem 7 derart zusammen, daß in diesem Betriebsbereich und jedenfalls außerhalb der Bremssperrstellung das jeweilige Bremsmoment eine Funktion des jeweils erfaßten Betriebsparameters ist, wobei das durch die Schraubenfedern vorgegebene Bremsmoment - hier subtraktiv - ergänzt wird nach einer mathematischen Funktion, nach welcher das GeberSystem 7 den Druck in der Kolbenzylindereinheit 5 verändert in direkt proportionaler oder indirekt proportionaler Abhängigkeit vom Wert des jeweils erfassten Betriebsparameters .
Unter Bremssperrstellung wird im vorliegenden Fall diejenige Stellung verstanden, bei welcher zwischen Bremsrotor 2 und Bremsstator 3 der Zustand der Haftreibung besteht.
Unter Berücksichtigung der Tatsache, daß es einen nicht eindeutig dem Bereich der Gleitreibung und dem Bereich der Haftreibung zugeordneten Betriebsbereich gibt, der z.B. beim Betrieb eines Antiblockiersystems abgefahren wird, unterscheidet sich die vorliegende Erfindung von diesem bekannten Stand der Technik dadurch, daß der jeweilige Betriebsbereich ausschließlich durch vorliegende Gleitreibung definiert sein soll.
Das Gebersystem 7 ist hier ebenfalls als Kolbenzylindereinheit ausgebildet und wird von einem Linearmotor 10 beaufschlagt, der in der Verbindung zwischen Meßsensor 9a-k und dem Gebersystem 7 sitzt.
Der Linearmotor 10 wird von einer Steuereinheit angesteuert, welche als notwendige Eingangsgröße zumindest den einen erfaßten Betriebsparameter 9 a-k beinhaltet.
Auf diese Weise wird sichergestellt, daß der Vorschub des Linearmotors 10 und damit der jeweilige Austrag an Druckmittel aus der Kolbenzylindereinheit des Gebersystems 7 in die Kolbenzylindereinheit 5 des Nehmersystems in Form einer zuvor erkannten Abhängigkeit von diesem Betriebsparameter erfolgt.
Es lassen sich folglich auf diese Weise druckmittelinterne Zustandsgroßen, mechanische Zustandsgroßen oder auch äußere Lasten als Einflußgrößen für die zeitabhängige, kraftabhängige, momentabhängige Steuerung der Sicherheitsbremse benutzen.
Zu einer einfach zu realisierenden Ansteuerung des Linearmotors 10 wird vorgeschlagen, einen vorgelagerten Servocontroller 11 zu verwenden, der, ggf. über einen entsprechenden Wandler, den/die erfaßten Betriebsparameter als Eingangssignal aufgeprägt erhält.
Insbesondere für Linearmotoren 10 mit elektrischem Antrieb lassen sich auf diese Weise einfache Signalabhängigkei- ten erzielen und der elektrische Antrieb für den Linearmotor 10 unterliegt praktisch keinem Verschleiß. Vorgeschlagen wird zusätzlich, daß das Zusammenwirken zwischen Meßsensor 9a-k und Gebersystem 7 nach einer fest vorgegebenen Funktion stets auf den Betriebsbereich der Gleitreibung zwischen Bremsrotor 2 und Bremsstator 3 begrenzt bleibt.
Hierunter zählt insbesondere auch die Erfassung der jeweiligen Betriebsdrehzahl, zumindest so lange die Betriebsdrehzahl größer ist als NULL, da sich innerhalb dieses Betriebsbereichs der Sicherheitsbremse eine Steuerung des Bremsmoments als wünschenswert herausgestellt hat.
Damit soll noch einmal darauf hingewiesen werden, daß mit Erfassen der jeweiligen Drehzahl als Einflußgröße für eine Ansteuerung der Sicherheitsbremse insbesondere alle Drehzahlen in Frage kommen, die größer sind als NULL. Ein praktisches Ausführungsbeispiel könnte darin zu sehen sein, eine Last über das Bremsmoment weich und ruckfrei abzubremsen, indem mit zunehmend verringerter Drehzahl das Bremsmoment, welches selbstverständlich größer als das Lastmoment sein muß, auch zunehmend verringert wird um den Stillstand praktisch ruckfrei herbeizuführen.
Es kommt also auch darauf an, den Verlauf des jeweiligen Bremsmoments über die zum Abbremsen des Lastmoments bis zum Stillstand benötigte Zeit nach einer streng monoton verlaufenden Funktion vorzubestimmen.
Im Umfang der vorliegenden Erfindung ist unter einer streng monoton verlaufenden Funktion ein Funktionsverlauf zu verstehen, bei welchem zwei beliebig aufeinanderfolgenden Ab- zissenwerten stets zwei ausschließlich kleiner oder größer werdende Ordinatenwerte zugeordnet werden können, so daß eine derartige Funkton praktisch keine Wendepunkte aufweist. Zusätzlich ist in Figur 7 gezeigt, das der Läufer des Liniearmotors 10 von einem weiteren Linearmotor 12 vorpositioniert wird.
Hierzu greift der weitere Linearmotor 12 entweder am Gehäuse des Linearmotors 10 an und verlagert dieses mit seiner jeweiligen Läufersteilung oder der weitere Linearmotor 12 greift unmittelbar am Läufer des Linearmotors 10 an während der Stator des Linearmotors 10 ortsfest angeordnet ist.
In jedem Falle jedoch wird der Läufer des Linearmotors 10 durch den weiteren Linearmotor 12 vorpositioniert.
Wie Figur 7 zeigt ist der weitere Linearmotor 12 als Spindelmotor ausgeführt, dessen Spindel 13 in jeder der Vorpositionierung entsprechenden Position unter Selbsthemmung steht.
Die Spindel 13 kann auf diese Weise einen rückwärtigen Anschlag 14 für den Läufer des Linearmotors 10 bilden.
Ergänzend hierzu zeigen die Figuren 2, 4 und 5, daß die Funktion des jeweils beispielhaft dargestellten und erfaßten Betriebsparameters in einem Funktionsbaustein 15 abgelegt ist, der in der Verbindung zwischen Meßsensor 9a-k und dem Gebersystem 7 sitzt.
Auf diese Weise lassen sich vorgegebene funktionale Zusammenhänge aus dem/den erfaßten Betriebsparamter (n) im Hinblick auf das angestrebte Bremsmoment fahren.
Als Beispiele für die zu erfassenden Betriebsparameter zeigen die Figuren 1,2,3,4,5,6 und 7 Meßsensoren 9a, 9b, die der Erfassung von druckmittelinternen Zustandsgroßen dienen.
Hierunter sind beispielsweise Drücke P und Temperaturen T zu verstehen. Darüberhinaus zeigen Figuren 3,4 und 6 Ausführungsbei- spiele, bei welchen Meßsensoren 9c bis j vorgesehen sind, die der Erfassung von mechanischen Zustandsgrößen der Bremse dienen.
Im Ausführungsbeispiel der Figur 3 handelt es sich um die Erfassung des jeweiligen Vorschubs in der Kolbenzylindereinheit 5, der z.B. als Äquivalent für das jeweils maximal vorgebbare Bremsmoment gesehen werden kann.
Im Ausführungsbeispiel der Figur 4 wird am Bremsrotor 2 über einen entsprechenden Sensor 9j die Drehzahl erfaßt. Im Ausführungsbeispiel der Figur 6 wird über einen Sensor 9e der jeweils vorliegende Bremsenverschleiß erfaßt und die Kolbenzylindereinheit 5 entsprechend nachgeregelt.
Insbesondere Figur 5 zeigt darüber hinaus ein Ausfüh- rungsbeispiel , bei welchem ein Meßsensor 9k der Erfassung des jeweils akuteilen Lastmoments dient, um die Bremskraft entsprechend nachzuregeln.
Die vorliegende Erfindung ist insbesondere im Hinblick auf die möglichen zu erfassenden Betriebsparameter nicht auf die gezeigten Ausführungsbeispiele beschränkt, so lange die Betriebsparameter in demjenigen Betriebsbereich erfaßt werden, der außerhalb der Bremsperrstellung liegt.
Bezugszeichenliste :
Sicherheitsbremse Bremsrotor Bremsstator Kraftgeber
5 Kolbenzylindereinheit 5a Kolben
5b Zylinder
6 Druckmittelleitung
7 GeberSystem
8 Tank
9a Meßsensor (druckmittelinterne Zustandsgröße)
9c Meßsensor (mechanische Zustandsgröße)
QζJ « « «
Q -P tt w w
QQ « « « gjl « « «
Q \\ \\ \\ g -j n n \\
9k Meßsensor (äußere Last)
10 Linearmotor
11 Servocontroller
12 weiterer Linearmotor
13 Spindel
14 rückwärtiger Anschlag
15 Funktionsbaustein

Claims

Patentansprüche :
1. Sicherheitsbremse (1), deren durch die Kraft eines Kraftgebers (4) bis zum Erreichen der BremssperrStellung vorgegebenes Bremsmoment im Falle eines einsetzenden Bremsvorgangs zunächst zur vollständigen Vernichtung der kinetischen Energie einer abzubremsenden Last und anschließend zum Halten der Last in Bremssperrstellung dient, wobei das vorgegebene Bremsmoment mittels durch Druckbeaufschlagung einer mit einem Druckmittel gefüllten Kolbenzylindereinheit (5) veranlaßter Relativbewegung zwischen Bremsrotor (2) und Bremsstator (3) veränderbar ist, indem hierzu die Kolbenzylindereinheit (5) über eine Druckmittelleitung (6) mit einem Gebersystem (7) kommunizierend verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß
1.0 zumindest ein Meßsensor (9a,b, c,d,e, f,g,h, i, j ,k) vorgesehen ist, der im Bereich der Relativbewegung und außerhalb des durch die Bremssperrstellung definierten Betriebsbereichs zur Erfassung von zumindest einem vorbestimmten Betriebsparameter dient, und daß
1.1 der Meßsensor (9a,b, c,d, e, f ,g,h, i, j ,k) mit dem Gebersystem (7) derart zusammenwirkt, daß in diesem Betriebsbereich außerhalb der Bremssperrstellung das jeweilige Bremsmoment eine Funktion des jeweils erfaßten Betriebsparameters ist.
2. Sicherheitsbremse (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Gebersystem (7) eine Kolbenzylindereinheit ist und daß in der Verbindung zwischen Meßsensor (9a,b,c,d,e, f,g,h, i, j ,k) und Gebersystem (7) ein Linearmotor (10) sitzt, der die Kolbenzylindereinheit abhängig von dem(n) erfaßten Betriebsparameter (n) (9a,b,c,d,e, f,g,h, i, j ,k) beaufschlagt.
3. Sicherheitsbremse (1) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Linearmotor (10) über einen vorgelagerten Servocontroller (11) servogesteuert ist.
4. Sicherheitsbremse (1) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der (die) erfaßte (n) Betriebsparameter dem Servocontroller (11) als EingangsSignal aufgeprägt wird (werden) .
5. Sicherheitsbremse (1) nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Linearmotor (10) elektrisch betreibbar ist.
6. Sicherheitsbremse (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Zusammenwirken zwischen Meßsensor (9a,b,c,d, e, f,g,h, i, j ,k) und Gebersystem (7) nach einer fest vorgegebenen Funktion stets auf den Betriebsbereich der Gleitreibung zwischen Bremsrotor (2) und Bremsstator (3) begrenzt bleibt.
7. Sicherheitsbremse (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Verlauf des jeweiligen Bremsmoments über die zum Abbremsen des Lastmoments bis zum Stillstand benötigte Zeit nach einer streng monotonen Funktion verläuft .
8. Sicherheitsbremse (1) nach einem der Ansprüche 2 bis 7 , dadurch gekennzeichnet, daß der Läufer des Linearmo- tors (10) von einem weiteren Linearmotor (12) vorpositioniert wird.
9. Sicherheitsbremse (1) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der weitere Linearmotor (12) in seiner jeweils der Vorpositionierung entsprechenden Position unter Selbsthemmung gehalten wird.
10. Sicherheitsbremse (1) nach einem der Ansprüche 8 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der weitere Linearmotor (12) als Spindelmotor ausgeführt ist, dessen Spindel (13) einen rückwärtigen Anschlag (14) für den Läufer des Linearmotors (10) bildet.
11. Sicherheitsbremse (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Funktion des jeweils erfaßten Betriebsparameters (9a,b, c,d, e, f,g,h, i, j ,k) in einem Funktionsbaustein (15) abgelegt ist, der in der Verbindung zwischen Meßsensor (9a,b,c,d, e, f,g,h, i, j ,k) und Gebersystem (7) sitzt.
12. Sicherheitsbremse (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest ein Meßsensor (9a,b) der Erfassung von druckmittelinternen Zustands- größen dient.
13. Sicherheitsbremse (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest ein Meßsensor (9c,d,e, f,g,h, i, j ) der Erfassung von mechanischen Zu- standsgrößen der Bremse dient.
14. Sicherheitsbremse (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß zumindestens ein Meßsensor (9k) der Erfassung äußerer Lasten dient.
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