WO2008052857A1 - Werkzeugmaschine, produktionsmaschine und/oder handlingsmaschine - Google Patents

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WO2008052857A1
WO2008052857A1 PCT/EP2007/060608 EP2007060608W WO2008052857A1 WO 2008052857 A1 WO2008052857 A1 WO 2008052857A1 EP 2007060608 W EP2007060608 W EP 2007060608W WO 2008052857 A1 WO2008052857 A1 WO 2008052857A1
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actuator
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Ronald Hauf
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Siemens Aktiengesellschaft
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    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23Q—DETAILS, COMPONENTS, OR ACCESSORIES FOR MACHINE TOOLS, e.g. ARRANGEMENTS FOR COPYING OR CONTROLLING; MACHINE TOOLS IN GENERAL CHARACTERISED BY THE CONSTRUCTION OF PARTICULAR DETAILS OR COMPONENTS; COMBINATIONS OR ASSOCIATIONS OF METAL-WORKING MACHINES, NOT DIRECTED TO A PARTICULAR RESULT
    • B23Q11/00—Accessories fitted to machine tools for keeping tools or parts of the machine in good working condition or for cooling work; Safety devices specially combined with or arranged in, or specially adapted for use in connection with, machine tools
    • B23Q11/0078—Safety devices protecting the operator, e.g. against accident or noise
    • B23Q11/0092—Safety devices protecting the operator, e.g. against accident or noise actuating braking or stopping means
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16D—COUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D66/00—Arrangements for monitoring working conditions, e.g. wear, temperature
    • F16D2066/005—Force, torque, stress or strain
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16D—COUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D2127/00—Auxiliary mechanisms
    • F16D2127/08—Self-amplifying or de-amplifying mechanisms
    • F16D2127/10—Self-amplifying or de-amplifying mechanisms having wedging elements

Definitions

  • the invention relates to a machine tool, production machine and / or a handling machine.
  • a holding brake is usually closed only when the machine axis is stationary in order to keep the machine axis after switching off the drive of the machine axis.
  • the braking torque of the holding brake is too low for a quick standstill of the machine axis.
  • the holding brake can only withstand a few times emergency braking out of the movement.
  • the service brake is usually implicitly integrated in the drive. If the machine axis is to be braked, then the converter which switches the motor is switched and the energy flow is reversed. The engine brakes regeneratively and thus reduces its kinetic energy.
  • the service brake is used in normal operation to brake the drive.
  • the emergency brake is usually mounted directly on the load and is used only in an emergency for braking.
  • the emergency brake applies the required braking torque to stop the machine axis as quickly as possible, which should usually be avoided as possible damage to machine elements during the braking process.
  • An emergency occurs e.g. if there is a total failure of the drive (for example due to a fault in the power converter) and the service brake is no longer working.
  • German Offenlegungs Colour DE 198 19 564 A1 discloses an electromechanical brake with self-boosting for use in vehicles. Furthermore, the self-boosting electromechanical brake described above is also known from the publication "Innovative Brake Technology", February 2004, eStop GmbH.
  • the invention has for its object to provide a machine tool, production machine and / or a handling machine with a simple design and reliable brake for braking a machine element.
  • a machine tool, production machine and / or handling machine wherein the machine comprises an electromagnetic brake with an electric actuator for braking a movable machine element, wherein the actuator generates an actuating force and acts on a friction member to this to cause a frictional force against a To push Reiballeglied, wherein between the Reibministerglied and the electric actuator, an arrangement is present, which leads to the self-amplification of the actuating force generated by the electric actuator, wherein the machine has a device which controls the actuator so that the frictional force is adjusted to a desired size.
  • the brake is designed as an emergency brake, which performs braking in the event of emergencies.
  • An embodiment of the brake as an emergency brake, which preferably performs braking in emergencies, is particularly advantageous, since a reliable braking must be guaranteed, especially in emergencies.
  • a sensor for measuring the actuating force is arranged between the actuator and the arrangement, the frictional force being determined from the measured actuating force. This creates a possibility to determine the frictional force in a simple manner.
  • the desired value has such a value that a sudden blocking of the brake is avoided during a braking operation. As a result, damage to machine elements can be avoided.
  • the actuator is designed as an electric motor or as a plunger coil.
  • An embodiment of the actuator as an electric motor or plunger coil represented a particularly simple embodiment of the actuator.
  • the brake is designed as a guide rail brake or bar brake.
  • Guide rail brakes or bar brakes are used commercially in machine tools, production machines and / or handling machines.
  • the brake automatically performs a braking operation, since this ensures reliable braking of the machine element even in the event of an electrical power failure.
  • FIG. 3 shows a further embodiment of a machine tool according to the invention.
  • the device 6 is in the form of a control device with an integrated power converter for providing a supply voltage of an actuator 2.
  • the power converter can also be realized as an external component.
  • the device 6 controls the actuator 2, which is represented by an arrow 5 to.
  • the actuator 2 acts via a cylinder 3 on a wedge 18 and moves it according to the drive signal of the device 6 in the illustration of FIG 1 up or down.
  • the actuator 2 may be, for example, in the form of an electric motor or as a plunger coil be realized.
  • the actuator 2 generates an actuating force F B acting on the wedge 18 via the cylinder 3 in order to move the wedge 18.
  • the operating force F B is from a sensor 4, which is arranged between the actuator 2 and the wedge 18, is measured and fed as an input variable for controlling the actuating force F B as Rege List size of the device 6 as an input variable, which is represented by a wedge 18th
  • the wedge 18 has a pitch angle ⁇ .
  • FIG 2 a machine tool 16 is shown in the brake is installed.
  • the machine tool 16 is shown schematically in FIG. 2, only the components of the machine tool 16 necessary for understanding the invention being shown.
  • the machine tool 16 has a stationary machine bed 15 to which two guide rails 9a and 9b and a friction counter 8 are fixedly mounted.
  • the guide shoes in conjunction with the guide rail 9a and the guide rail 9b, form a guide for guiding a linear movement of the carrier plate 11 in the X direction.
  • a linear motor 12 i. more precisely, the movable part of the linear motor is attached.
  • a drive 13 is mounted, which serves to drive a milling cutter 14.
  • the machine tool 16 has the above-described brake 1 with the two friction members 7a and 7b, which are e.g. in the form of brake shoes can be present.
  • the friction counter-member 8 is realized in the embodiment in the form of a rail, wherein the friction member 8 is fixedly connected to the machine bed 15 and thus immovably with the machine bed 15.
  • the mold element 17 is fixedly connected to the carrier plate 11.
  • the brake is designed in such a way as an emergency brake that performs braking when emergencies occur.
  • the emergency brake can also be used as a holding brake, as a result of which the commercially used holding brake, which is only suitable for holding the machine axis when the drive is switched off, is eliminated.
  • the friction members 7a and 7b perform a linear movement during the deceleration operation in the embodiment.
  • the Reiballeglied 8 is fixed immovably.
  • the friction counterpart is e.g. is mounted on the support plate 11 and thus performs a linear movement during the deceleration process, while the friction members are fixedly connected to the machine bed 15.
  • the friction counterpart can also brake rotating machine axes, in particular rotating machine elements.
  • a sensor 4 for measuring the actuation force F B is arranged, wherein the means 6 from the measured actuation force F B, the friction force F R as Regelistley for controlling the actuation force F B , by means of the relationship 1, is determined.
  • the setpoint variable F Rso n which serves as a regulating setpoint for regulating the actuating force F B , has a value such that a sudden blocking of the brake during a braking operation is avoided. As a result, damage to the machine due to excessive braking deceleration can be avoided.
  • the setpoint variable F Rso n can have a fixed predefined value or else the setpoint variable can be predefined by, for example, a control of the device 6 as a function of the speed and mass of the machine elements to be braked.
  • the means necessary for determining the desired value F Rso n are integrated in the device 6.
  • the device 6 is not necessarily a pure one
  • It can also be a combined control and regulating device.
  • a braking operation is automatically carried out by the brake in the event of an electrical voltage failure of the device 6.
  • the actuator 2 a mechanical energy-storing element such as a spring element, in particular a spring on.
  • the spring can be kept in the tensioned state, for example, by electromagnets arranged inside the actuator 2. If the supply voltage of the actuator 2 and / or the device 6 fails, the brake automatically performs a braking operation in which the spring presses on the cylinder 3 and thus generates an actuating force F B on the wedge 18.
  • the device and in such a way the control of the actuator are in safe, ie, for example, by certified certification institutions certified technology, so that a failure of the brake is very unlikely.
  • FIG 3 a further embodiment of the invention is shown.
  • the embodiment shown in FIG 3 corresponds in the basic structure substantially the embodiment described above in FIG 2.
  • the same elements are therefore provided in FIG 3 with the same reference numerals as in FIG 1.
  • the only significant difference is that in the embodiment of FIG 3, the friction member is in the form of the guide rail 9a.
  • the guide rail 9a thus assumes both the function of the Reiballeglieds the brake 1 and the leadership of the moving machine elements.
  • the brake is thus designed as a guide rail brake. It makes sense to avoid unwanted moments, the guide rail 9b provided with a brake 1 identical to the brake 1 '.
  • FIG. 4 shows a further embodiment of the invention.
  • the embodiment illustrated in FIG. 4 essentially corresponds in its basic structure to the embodiment described above in FIG.
  • the same elements are therefore provided in FIG 4 with the same reference numerals as in FIG 2.
  • the only significant difference is that in the embodiment of FIG 4, the friction counter in
  • the guide of the support plate 11 is performed exactly as in the embodiment of FIG 2 essentially of the guide rail 9a and 9b and the guide shoes 10a, 10b, 10c and 10d, while a deceleration over the rod 8 'takes place.
  • the brake is thus designed as a bar brake.
  • the use of the electromagnetic brake allows smooth transitions of the braking torque when activating and deactivating the brake.
  • the mechanical elements of the machine are spared, which is a distinct advantage over commercially used brake systems.

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Werkzeugmaschine, Produktionsmaschine und/oder Handlingsmaschine, wobei die Maschine (16) eine elektromagnetische Bremse (1) mit einem elektrischen Aktuator (2) zum Abbremsen eines beweglichen Maschinenelements (11,13) aufweist, wobei der Aktuator (2) eine Betätigungskraft (FB) erzeugt und auf ein Reibglied (7a,7b) einwirkt um dieses zum Hervorrufen einer Reibkraft (FB) gegen ein Reibgegenglied (8) zu drücken, wobei zwischen dem Reibgegenglied (8) und dem elektrischen Aktuator (2) eine Anordnung (17,18) vorhanden ist, die zur Selbstverstärkung der vom elektrischen Aktuator (2) erzeugten Betätigungskraft (FB) führt, wobei die Maschine eine Einrichtung aufweist (6), die den Aktuator (2) derart ansteuert, dass die Reibkraft (FB) an eine Sollgröße (FRsoll) angeglichen wird. Die Erfindung schafft eine Werkzeugmaschine, Produktionsmaschine und/oder eine Handlingsmaschine mit einer einfach aufgebauten und zuverlässigen Bremse (1) zum Abbremsen eines Maschinenelements (11,13).

Description

Beschreibung
Werkzeugmaschine, Produktionsmaschine und/oder Handlingsmaschine
Die Erfindung betrifft eine Werkzeugmaschine, Produktionsmaschine und/oder eine Handlingsmaschine.
Die Sicherheitstechnik hat mit Inkrafttreten der EG-Maschi- nenrichtlinie 1995 erheblich an Bedeutung gewonnen. Die
Richtlinie ist in allen europäischen Staaten in nationales Gesetz überführt und somit in der EG für alle Maschinenhersteller verbindlich. In außereuropäischen Staaten kommen vergleichbare Anforderungen oft indirekt aus nationalen Produkt- haftungsgesetzen (z.B. USA und Japan) heraus. Die Sicherheitstechnik liegt somit im Fokus des Weltmarktes. Diese Tatsache lässt auf dem Markt ein Bedürfnis nach Werkzeugmaschinen, Produktionsmaschinen und Handlingsmaschinen entstehen, die auf einfache und zuverlässige Weise die Umsetzung von si- cherheitstechnischen Anforderungen ermöglichen.
Bei den oben genannten Maschinen werden handelsüblich oft hochdynamische Antriebe, insbesondere Linearantriebe eingesetzt. Die Maschinenmechanik, Motoren, Umrichter, Regelungen und die Steuerungen befinden sich in einem hoch entwickelten Stadium. Die mechanische Reibung in den Führungen hat sich mittlerweile soweit reduziert, dass sie im Notfall als Bremsmoment vernachlässigt werden kann, insbesondere muss. Bei einem Totalausfall des Antriebs aus der Bewegung heraus ist ei- ne Beschädigung von Maschinenelementen, wenn die Maschinenachse mit relativ hoher Geschwindigkeit gegen einen Endanschlag verfährt ohne den Einsatz einer Notfallbremse oft unvermeidlich, da die im System vorhandene kinetische Energie nicht kontrolliert abgebaut wird. Selbst bei reduzierten Ver- fahrgeschwindigkeiten z.B. im Einrichtbetrieb können unzulässig hohe Nachlaufwege entstehen und den Bediener gefährden. Dies ist unabhängig davon zu sehen, ob es sich um vertikale oder horizontale Maschinenachsen handelt. Im Rahmen der Ge- fahrenanalyse muss der Maschinenhersteller geeignete Maßnahmen ergreifen um das Risiko zu minimieren.
Bei Maschinen mit elektrischen Antrieben werden folgende Ty- pen von Bremsen unterschieden:
Haltebremse :
Eine Haltebremse wird in der Regel nur bei stillstehender Maschinenachse geschlossen um nach dem Abschalten des Antriebs der Maschinenachse die Maschinenachse zu halten. Das Bremsmoment der Haltebremse ist für einen schnellen Stillstand der Maschinenachse zu gering. Weiterhin kann die Haltebremse auch nur einige Male einer Notbremsung aus der Bewegung heraus standhalten .
Betriebsbremse :
Die Betriebsbremse ist in der Regel im Antrieb implizit integriert. Soll die Maschinenachse gebremst werden, dann wird der Stromrichter der den Motor ansteuert umgeschaltet und der Energiefluss umgekehrt. Der Motor bremst generatorisch ab und baut somit seine kinetische Energie ab. Die Betriebsbremse dient im Normalbetrieb zum Bremsen der Antriebsache.
Notfallbremse : Die Notfallbremse ist in der Regel direkt an der Last angebaut und wird nur im Notfall zum Bremsen eingesetzt. Die Notfallbremse bringt das erforderliche Bremsmoment auf, um die Maschinenachse möglichst schnell anzuhalten, wobei in der Regel möglichst Beschädigungen für Maschinenelemente während des Bremsvorgangs vermieden werden sollen. Ein Notfall tritt z.B. ein, wenn es zu einem Totalausfall des Antriebs kommt (z.B. durch einen Fehler im Stromrichter) und die Betriebsbremse somit nicht mehr arbeitet.
Aus der deutschen Offenlegungsschritt DE 198 19 564 Al ist eine elektromechanische Bremse mit Selbstverstärkung zur Verwendung bei Fahrzeugen bekannt. Weiterhin ist die oben beschriebene elektromechanische Bremse mit Selbstverstärkung auch aus der Druckschrift "Innovative Brake Technology", Februar 2004, eStop GmbH, bekannt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Werkzeugmaschine, Produktionsmaschine und/oder eine Handlingsmaschine mit einer einfach aufgebauten und zuverlässigen Bremse zum Abbremsen eines Maschinenelements zu schaffen.
Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Werkzeugmaschine, Produktionsmaschine und/oder Handlingsmaschine, wobei die Maschine eine elektromagnetische Bremse mit einem elektrischen Aktuator zum Abbremsen eines beweglichen Maschinenelements aufweist, wobei der Aktuator eine Betätigungskraft erzeugt und auf ein Reibglied einwirkt um dieses zum Hervorrufen einer Reibkraft gegen ein Reibgegenglied zu drücken, wobei zwischen dem Reibgegenglied und dem elektrischen Aktuator eine Anordnung vorhanden ist, die zur Selbstverstärkung der vom elektrischen Aktuator erzeugten Betätigungskraft führt, wobei die Maschine eine Einrichtung aufweist, die den Aktuator derart ansteuert, dass die Reibkraft an eine Sollgröße angeglichen wird.
Vorteilhafte Ausbildungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.
Es erweist sich als vorteilhaft, wenn das Reibglied während des Abbremsvorgangs eine lineare Bewegung durchführt. Da bei Werkzeugmaschinen, Produktionsmaschinen und/oder Handlingsma- schinen häufig lineare Bewegungsvorgänge stattfinden.
Ferner erweist es sich als vorteilhaft, wenn das Reibgegenglied unbeweglich befestigt ist.
Weiterhin erweist es sich als vorteilhaft, wenn das Reibgegenglied während des Abbremsvorgangs eine lineare Bewegung durchführt, da bei Werkzeugmaschinen, Produktionsmaschinen und/oder Handlingsmaschinen häufig lineare Bewegungsvorgänge stattfinden. Selbstverständlich ist jedoch auch die mechanische Umkehr denkbar, d.h. dass das Reibglied unbeweglich z.B. an der Maschine befestigt ist und das Reibgegenglied während des Abbremsvorgangs eine lineare Bewegung durchführt.
Ferner erweist es sich als vorteilhaft, wenn die Bremse als Notfallbremse ausgebildet ist, die bei Einritt von Notfällen eine Bremsung durchführt. Eine Ausbildung der Bremse als Notfallbremse, die vorzugsweise bei Notfällen eine Bremsung durchführt ist besonders vorteilhaft, da gerade bei Notfällen eine zuverlässige Bremsung gewährleistet sein muss.
Ferner erweist es sich als vorteilhaft, wenn zwischen dem Ak- tuator und der Anordnung ein Sensor zur Messung der Betäti- gungskraft angeordnet ist, wobei aus der gemessenen Betätigungskraft die Reibkraft ermittelt wird. Hierdurch wird eine Möglichkeit geschaffen die Reibkraft auf einfache Art und Weise zu ermitteln.
Ferner erweist es sich als vorteilhaft, wenn die Sollgröße einen derartigen Wert aufweist, dass während eines Bremsvorgangs ein schlagartiges Blockieren der Bremse vermieden wird. Hierdurch können Beschädigungen von Maschinenelementen vermieden werden.
Ferner erweist es sich als vorteilhaft, wenn der Aktuator als elektrischer Motor oder als Tauchspule ausgebildet ist. Eine Ausbildung des Aktuators als elektrischer Motor oder Tauchspule stellte eine besonders einfache Ausbildung des Aktua- tors dar.
Ferner erweist es sich als vorteilhaft, wenn die Bremse als Führungsschienenbremse oder Stangenbremse ausgebildet ist. Führungsschienenbremsen oder Stangenbremsen werden bei Werk- zeugmaschinen, Produktionsmaschinen und/oder Handlingsmaschinen handelsüblich eingesetzt. Ferner erweist es sich als vorteilhaft, wenn bei einem elektrischen Spannungsausfall des Aktuators und/oder der Einrichtung die Bremse automatisch einen Bremsvorgang durchführt, da hierdurch auch bei einem elektrischen Spannungsausfall ein sicheres Bremsen des Maschinenelements gewährleistet ist.
Ferner erweist es sich als vorteilhaft, wenn die Ansteuerung des Aktuators mittels der Einrichtung in sicherer Technik erfolgt. Hierdurch wird eine besonders zuverlässige Funktion der Bremse ermöglicht.
Zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im Folgenden näher erläutert. Dabei zeigen :
FIG 1 eine Bremse und eine Einrichtung,
FIG 2 eine Ausbildung einer erfindungsgemäßen Werkzeugmaschine,
FIG 3 eine weitere Ausbildung einer erfindungsgemäßen Werkzeugmaschine und
FIG 4 eine weitere Ausbildung einer erfindungsgemäßen Werkzeugmaschine
In FIG 1 ist in Form einer schematisierten Zeichnung eine e- lektromagnetische Bremse 1 und eine Einrichtung 6, die die elektromagnetische Bremse 1 ansteuert, dargestellt. Im Rahmen des Ausführungsbeispiels liegt die Einrichtung 6 in Form einer Regeleinrichtung mit einem integrierten Stromrichter zur Bereitstellung einer Versorgungsspannung eines Aktuators 2 vor. Selbstverständlich kann der Stromrichter aber auch als externe Komponente realisiert sein.
Die Einrichtung 6 steuert den Aktuator 2, was durch einen Pfeil 5 dargestellt ist, an. Der Aktuator 2 wirkt über einen Zylinder 3 auf einen Keil 18 ein und bewegt diesen entsprechend dem Ansteuersignal der Einrichtung 6 in der Darstellung gemäß FIG 1 nach oben oder unten. Der Aktuator 2 kann dabei z.B. in Form eines elektrischen Motors oder als Tauchspule realisiert sein. Der Aktuator 2 erzeugt zum Bewegen des Keils 18 eine Betätigungskraft FB, die auf den Keil 18 über den Zylinder 3 einwirkt. Die Betätigungskraft FB wird von einem Sensor 4, der zwischen Aktuator 2 und den Keil 18 angeordnet ist, gemessen und als Eingangsgröße zur Regelung der Betätigungskraft FB als Regelistgröße der Einrichtung 6 als Eingangsgröße zugeführt, was durch einen Keil 18 dargestellt ist. Der Keil 18 weist einen Steigungswinkel α auf.
Wenn die Betätigungskraft auf den Keil 18 einwirkt, dann wird dieser entlang dem Formelement 17 nach unten gedrückt und es entsteht eine Normalkraft FN, welche auf ein Reibglied 7b einwirkt und dieses zum Hervorrufen einer Reibkraft FR gegen ein Reibgegenglied 8 drückt. Der Keil 18 und das Formelement 17 bilden dabei im Rahmen des Ausführungsbeispiels eine Anordnung, die zur Selbstverstärkung der vom elektrischen Aktuator 2 erzeugten Betätigungskraft FB führt. Es ist somit nur eine relativ geringe Betätigungskraft FB notwendig um eine hohe Reibkraft FR zu erzeugen.
Für die Reibkraft FR mit der die Bremse bremst gilt die Beziehung :
Figure imgf000008_0001
μ: Reibwert α: Steigungswinkel
Das Prinzip der oben beschriebenen elektromagnetischen Bremse mit Selbstverstärkung ist bereits bei drehenden abzubremsenden Bauteilen zum Abbremsen von Fahrzeugen Stand der Technik und aus den eingangs genannten Druckschriften bekannt.
Die Verwendung einer solchen Bremse zum Abbremsen von Maschi- nenelementen, insbesondere zum Abbremsen von Maschinenelementen einer Werkzeugmaschine, Produktionsmaschine und/oder ei- ner Handlingsmaschine, insbesondere die Verwendung einer solchen Bremse als Notfallbremse bei solchen Maschinen ist nicht bekannt .
In FIG 2 ist eine Werkzeugmaschine 16 dargestellt in die die Bremse eingebaut ist. Die Werkzeugmaschine 16 ist in FIG 2 schematisiert dargestellt, wobei nur die zum Verständnis der Erfindung notwendigen Komponenten der Werkzeugmaschine 16 dargestellt sind. Die Werkzeugmaschine 16 weist ein ortsfes- tes Maschinenbett 15 auf an die zwei Führungsschienen 9a und 9b sowie ein Reibgegenglied 8 fest montiert sind. An ein Maschinenelement, das im Rahmen des Ausführungsbeispiels in Form der Trägerplatte 11 vorliegt, sind vier Führungsschuhe 10a, 10b, 10d und 10c fest montiert. Die Führungsschuhe bil- den in Verbindung mit der Führungsschiene 9a und der Führungsschiene 9b eine Führung zur Führung einer linearen Bewegung der Trägerplatte 11 in X-Richtung. Zum automatisierten Durchführen einer Verfahrbewegung der Trägerplatte 11 ist an der Trägerplatte 11 ein Linearmotor 12, d.h. genauer ausge- drückt der bewegliche Teil des Linearmotors, angebracht. Auf der Trägerplatte 11 ist ein Antrieb 13 angebracht, der zum Antreiben eines Fräsers 14 dient.
Weiterhin weist die Werkzeugmaschine 16 die schon oben be- schriebene Bremse 1 mit den zwei Reibgliedern 7a und 7b, die z.B. in Form von Bremsbacken vorliegen können auf. Das Reibgegenglied 8 ist im Rahmen des Ausführungsbeispiels in Form einer Schiene realisiert, wobei das Reibglied 8 fest mit dem Maschinenbett 15 und solchermaßen unbeweglich mit dem Maschi- nenbett 15 verbunden ist. Das Formelement 17 ist fest mit der Trägerplatte 11 verbunden.
Im Normalbetrieb wird eine Bremsung mittels der eingangs beschriebenen Energieumkehr durch den Linearmotor 12 durchge- führt.
Bei Eintritt eines Notfalls wie z.B. einen Fehler innerhalb der Leistungselektronik, die den Linearmotor 12 ansteuert, kann die Bewegung der Trägerplatte 11 und damit die Bewegung des Antriebs 13 und des Fräsers 14 nicht mehr mittels des Linearmotors 12, der im Normalfall als Betriebsbremse eingesetzt wird gestoppt werden, wodurch eine Gefährdung von Ma- schinenelementen wie z.B. dem Antrieb 13 oder von Personen entsteht .
Bei Eintritt eines Notfalls kann dann mit Hilfe der Bremse 1 immer noch eine Bremsung durchgeführt werden. Die Bremse ist solchermaßen als Notfallbremse ausgebildet, die bei Eintritt von Notfällen eine Bremsung durchführt. Gleichzeitig kann die Notfallbremse aber auch als Haltebremse eingesetzt werden, wodurch die handelsüblich verwendete Haltebremse, die nur dazu geeignet ist um bei abgeschalteten Antrieb die Maschinen- achse zu halten, entfallen. Das Reibglieder 7a und 7b führen während des Abbremsvorgangs im Rahmen des Ausführungsbeispiels eine lineare Bewegung durch. Das Reibgegenglied 8 ist dabei unbeweglich befestigt. Alternativ ist es natürlich auch möglich, dass das Reibgegenglied z.B. auf der Trägerplatte 11 befestigt ist und solchermaßen während des Abbremsvorganges eine lineare Bewegung durchführt, während die Reibglieder fest mit dem Maschinenbett 15 verbunden sind.
Es ist selbstverständlich auch möglich, dass das Reibgegen- glied keine lineare Bewegung durchführt sondern eine rotierende Bewegung durchführt, so dass die Bremse auch rotierende Maschinenachsen, insbesondere rotierende Maschinenelemente abbremsen kann.
Besonders vorteilhaft ist zwischen dem Aktuator 2 und dem
Keil 18 ein Sensor 4 zur Messung der Betätigungskraft FB angeordnet, wobei von der Einrichtung 6 aus der gemessenen Betätigungskraft FB die Reibkraft FR als Regelistgröße zur Regelung der Betätigungskraft FB, mittels der Beziehung 1, er- mittelt wird. Hierdurch kann auf eine aufwendige direkte Messung der Reibkraft FR verzichtet werden. Die Sollgröße FRson, die als Regelsollgröße zur Regelung der Betätigungskraft FB dient, weist dabei einen derartigen Wert auf, das während eines Bremsvorgangs ein schlagartiges blockieren der Bremse vermieden wird. Hierdurch können Beschädi- gungen an der Maschine infolge einer zu hohen Bremsverzögerung vermieden werden.
Die Sollgröße FRson kann dabei einen fest vorgegebenen Wert aufweisen oder aber die Sollgröße kann z.B. in Abhängigkeit von der Geschwindigkeit und Masse der abzubremsenden Maschinenelemente der Maschine von z.B. einer Steuerung der Einrichtung 6 vorgegeben werden. Selbstverständlich ist es aber auch möglich, dass die zum Ermitteln der Sollgröße FRson notwendigen Mittel in der Einrichtung 6 integriert sind. Bei der Einrichtung 6 braucht es sich nicht unbedingt um eine reine
Regeleinrichtung zu handeln sondern es kann sich auch um eine kombinierte Regel- und Steuereinrichtung handeln.
Um auch z.B. beim Ausfall der kompletten Versorgungsspannung der Maschine ein noch sicheres Bremsen des Maschinenelements zu ermöglichen wird bei einem elektrischen Spannungsausfall der Einrichtung 6 von der Bremse automatisch ein Bremsvorgang durchgeführt. Hierzu weist der Aktuator 2 ein mechanisches energiespeicherndes Element wie z.B. ein Federelement, insbe- sondere eine Feder, auf. Die Feder kann z.B. von innerhalb des Aktuators 2 angeordneten Elektromagneten im gespannten Zustand gehalten werden. Fällt die Versorgungsspannung des Aktuators 2 und/oder der Einrichtung 6 aus, so führt die Bremse automatisch einen Bremsvorgang durch, in dem die Feder auf den Zylinder 3 drückt und solchermaßen eine Betätigungskraft FB auf den Keil 18 erzeugt. Die Einrichtung und solchermaßen die Ansteuerung des Aktuators sind dabei in sicherer, d.h. z.B. von entsprechenden Zertifizierungsanstalten zertifizierter Technik ausgeführt, so dass ein Ausfall der Bremse sehr unwahrscheinlich ist.
In FIG 3 ist eine weitere Ausbildung der Erfindung dargestellt. Die in FIG 3 dargestellte Ausführungsform entspricht im Grundaufbau im Wesentlichen der vorstehend in FIG 2 beschriebenen Ausführungsform. Gleiche Elemente sind daher in FIG 3 mit den gleichen Bezugszeichen versehen wie in FIG 1. Der einzige wesentliche Unterschied besteht darin, dass bei der Ausführungsform gemäß FIG 3, das Reibgegenglied in Form der Führungsschiene 9a vorliegt. Die Führungsschiene 9a übernimmt somit sowohl die Funktion des Reibgegenglieds der Bremse 1 als auch die Führung der sich bewegenden Maschinenelemente. Die Bremse ist solchermaßen als Führungsschienenbremse ausgebildet. Sinnvollerweise wird um unerwünschte Momente zu vermeiden, auch die Führungsschiene 9b mit einer zur Bremse 1 identischen Bremse 1' versehen.
In FIG 4 ist eine weitere Ausführungsform der Erfindung dar- gestellt. Die in FIG 4 dargestellte Ausführungsform entspricht im Grundaufbau im Wesentlichen der vorstehend in FIG 2 beschriebenen Ausführungsform. Gleiche Elemente sind daher in FIG 4 mit den gleichen Bezugszeichen versehen wie in FIG 2. Der einzige wesentliche Unterschied besteht darin, dass bei der Ausführungsform gemäß FIG 4 das Reibgegenglied in
Form einer separat am Maschinenbett 15 angeordneten Stange 8' ausgebildet ist. Die Führung der Trägerplatte 11 wird dabei genau wie bei der Ausführungsform gemäß FIG 2 im wesentlichen von der Führungsschiene 9a und 9b sowie den Führungsschuhen 10a, 10b, 10c und 10d durchgeführt, während ein Abbremsen ü- ber die Stange 8' erfolgt. Die Bremse ist solchermaßen als Stangenbremse ausgebildet.
Weiterhin ermöglicht die Verwendung der elektromagnetischen Bremse weiche Übergänge des Bremsmoments beim Aktiveren und Deaktivieren der Bremse. Hierdurch werden die mechanischen Elemente der Maschine geschont, was gegenüber handelüblich eingesetzten Bremssystemen ein deutlicher Vorteil ist.

Claims

Patentansprüche
1. Werkzeugmaschine, wobei die Werkzeugmaschine (16) eine elektromagnetische Bremse (1) mit einem elektrischen Aktuator (2) zum Abbremsen eines beweglichen Maschinenelements (11,13) der Werkzeugmaschine (16) aufweist, wobei der Aktuator (2) eine Betätigungskraft (FB) erzeugt und auf ein Reibglied (7a, 7b) einwirkt um dieses zum Hervorrufen einer Reibkraft (FR) gegen ein Reibgegenglied (8) zu drücken, wobei zwischen dem Reibgegenglied (8) und dem elektrischen Aktuator (2) eine Anordnung (17,18) vorhanden ist, die zur Selbstverstärkung der vom elektrischen Aktuator (2) erzeugten Betätigungskraft (FB) führt, wobei die Werkzeugmaschine eine Einrichtung (6) aufweist, die den Aktuator (2) derart ansteuert, dass die Reibkraft (FR) an eine Sollgröße (FRson) angeglichen wird, wobei die Sollgröße (FRson) einen derartigen Wert aufweist, dass während eines Bremsvorgangs ein schlagartiges Blockieren der Bremse vermieden wird.
2. Werkzeugmaschine nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass das Reibglied (7a, 7b) während des Abbremsvorgangs eine lineare Bewegung durchführt.
3. Werkzeugmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprü- che, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass das Reibgegenglied (8) unbeweglich befestigt ist.
4. Werkzeugmaschine nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass das Reibgegenglied (8) wäh- rend des Abbremsvorgangs eine lineare Bewegung durchführt.
6. Werkzeugmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Sollgröße (FRson) in Abhängigkeit von Geschwindigkeit und Masse des Maschinenelements (11,13) der Einrichtung (6) vorgegeben wird.
7. Werkzeugmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Bremse (1) als Notfallbremse ausgebildet ist, die bei Einritt von Notfällen eine Bremsung durchführt.
8. Werkzeugmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass zwischen dem Aktuator (2) und der Anordnung (17,18) ein Sensor (4) zur Messung der Betätigungskraft (FB) angeordnet ist, wobei aus der gemessenen Betätigungskraft (FB) die Reibkraft (FR) ermittelt wird.
9. Werkzeugmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass der Aktuator (2) als elektrischer Motor oder als Tauchspule ausgebildet ist.
10. Werkzeugmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Bremse (1) als Führungsschienenbremse oder Stangenbremse ausgebildet ist.
11. Werkzeugmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass bei einem elektrischen Spannungsausfall des Aktuators (2) und/oder der Einrichtung (6) die Bremse (1) automatisch einen Bremsvorgang durchführt.
12. Werkzeugmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprü- che, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Ansteuerung des Aktuators (2) mittels der Einrichtung (6) in sicherer Technik erfolgt.
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