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Patent Searching and Data


Title:
IMPROVED ARRANGEMENT FOR MONITORING THE SWITCHING STATE FOR SPRING-LOADED BRAKES
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2012/146608
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to an arrangement for monitoring the switching state for spring-loaded brakes (FDB) that are actuated by a closed-circuit current. The axial displacement of the armature disk (3) of the spring-loaded brake, said axial displacement occurring during a switching cycle of the spring-loaded brake, is scanned by a mechanical microswitch (6) or by a contactless proximity switch which is integrated into the spring-loaded brake and which is rigidly connected to the stationary part of the spring-loaded brake. The respective switch cooperates with a reference point on the armature disk (3). The novelty of the invention consists in that the reference point is arranged on an adjustable lever/beam (9) on the armature disk (3), said lever/beam being rigidly connected to the armature disk (3) of the spring-loaded brake at one end of said lever/beam and being designed at the opposite end of said lever/beam so as to be adjustable (7/8) in the moving direction of the armature disk. The reference point is arranged on the lever/beam between the two ends of the lever/beam.

Inventors:
BRAUN LUDWIG (DE)
WEISS HARALD (DE)
Application Number:
EP2012/057536
Publication Date:
November 01, 2012
Filing Date:
April 25, 2012
Export Citation:
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Assignee:
MAYR CHRISTIAN GMBH & CO KG (DE)
BRAUN LUDWIG (DE)
WEISS HARALD (DE)
International Classes:
F16D66/00; F16D55/00
Foreign References:
FR2898169A12007-09-07
DE29510246U11995-08-24
US5421436A1995-06-06
US4020454A1977-04-26
Other References:
None
Attorney, Agent or Firm:
RUSCHKE MADGWICK SEIDE & KOLLEGEN (DE)
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Claims:
Patentansprüche

1. Anordnung zur Schal tzustandsüberwachung für ruhestrombetätigte

Federdruckbremsen (FDB), wobei der bei einem Schaltzyklus der

Federdruckbremse auftretende Axialhub der Ankerscheibe (3) der Federdruckbremse durch einen in die Federdruckbremse integrierten und fest mit dem stationären Teil der Federdruckbremse verbundenen mechanischen Mikroschalter (6) oder berührungslosen Näherungsschalter abgetastet wird, wobei der jeweilige Schalter mit einem Referenzpunkt an der Ankerscheibe (3) kooperiert,

dadurch gekennzeichnet, dass der Referenzpunkt auf einem

verstellbaren Hebel /Balken auf der Ankerscheibe angeordnet ist, der an seinem einen Ende fest mit der Ankerscheibe (3) der Federdruckbremse verbunden und an seinem entgegensetzten Ende in Bewegungsrichtung der Ankerscheibe verstellbar ausgebildet ist, und wobei der

Referenzpunkt am Hebel /Balken zwischen seinen beiden Enden angeordnet ist.

2. Anordnung nach Anspruch 1,

dadurch gekennzeichnet, dass am entgegensetzten verstellbaren Ende des Hebels /Balkens eine in der Bewegungsrichtung der Ankerscheibe (3) verlaufende Gewindebohrung ausgebildet ist, in der eine verstellbare Einstellschraube vorgesehen ist, die die Stellung /Biegestellung des Hebels /Balkens in Abhängigkeit von der Einschraub Stellung der

Einstellschraube bestimmt.

3. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2,

dadurch gekennzeichnet, dass der Hebel (9) an seinem einen Ende durch ein Befestigungselement, vorzugsweise eine Halteschraube (10), mit der Ankerscheibe (3) verbunden ist.

4. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2,

dadurch gekennzeichnet, dass der Hebel (9) an seinem einen Ende durch ein Fügeverfahren, wie Schweißen, Bördeln oder Kleben mit der

Ankerscheibe (3) verbunden ist.

5. Anordnung nach einem der vor anstehenden Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet, dass der Hebel (9) mit der Ankerscheibe (3) einteilig ausgeführt ist und der Hebel (9) durch eine Schlitzstruktur (11) der Ankerscheibe entsteht bzw. teilweise davon abgetrennt ist.

6. Anordnung nach einem der vor anstehenden Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet, dass die Federdruckbremse (FDB) durch einen Elektromagneten gegen die Kraft der Federn (2) geöffnet wird.

7. Anordnung nach einem der voranstehenden Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet, dass die Federdruckbremse (FDB) über ein Zylinder-Kolben-System durch Druckmittel gegen die Kraft der Federn (2) geöffnet wird.

8. Anordnung nach einem der vor anstehenden Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet, dass die Federdruckbremse (FDB) in

Vertikalachsen, Hebezeugen oder Personenaufzügen zum Einsatz kommt.

9. Anordnung nach einem der vor anstehenden Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet, dass die Federdruckbremse (FDB) in geräuschgedämpfter Bauweise ausgeführt ist.

10. Anordnung nach einem der vor anstehenden Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet, dass die Federdruckbremse (FDB) konzentrisch zur Rotationsachse (A) des abzubremsenden Rotors (4) angeordnet ist.

11. Anordnung nach einem der voranstehenden Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet, dass Spulenträger (1) und Ankerscheibe (3) der Federdruckbremse (FDB) rund, oval, quadratisch oder rechteckig ausgeführt und seitlich versetzt zur Rotationsachse (A) des

abzubremsenden Rotors (4) angeordnet sind.

12. Anordnung nach einem der vor anstehenden Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet, dass die Federdruckbremse (FDB) in Form einer Bremszange nach der Bauart einer klassischen Scheibenbremse am

Umfang des abzubremsenden Rotors (4) angeordnet ist.

Description:
Verbesserte Anordnung zur Schaltzustandsüberwachung für

Federdruckbremsen.

Die Komplexität technischer Anlagen und der dazu gehörenden Steuerungen nimmt seit Jahren stetig zu.

Technische Anlagen sind dabei in der Regel aus einer Vielzahl von

Einzelkomponenten aufgebaut, die heute in zunehmendem Maße über eigene interne Sensoren verfügen.

Über deren Signale werden inzwischen die einzelnen Verfahrensabläufe und Arbeitstakte der Anlage fast lückenlos überwacht und in der Anlagensteuerung verarbeitet.

Mögliche Einzelkomponenten der genannten technischen Anlagen sind elektromagnetisch betätigte Federdruckbremsen, die je nach Einsatzfall über mehrere interne Sensoren verfügen können, so beispielsweise über mechanische Mikroschalter oder berührungslose Näherungsschalter zur Überwachung des Schaltzustandes der Bremse.

Die Anordnung besagter Mikroschalter oder berührungsloser

Näherungsschalter zur Schaltzustandsüberwachung elektromagnetisch betätigter Federdruckbremsen sowie Verbesserungen in der Anordnung derselben zur korrekten Justage dieser Schalter sind Gegenstand der

vorliegenden Erfindung.

Elektromagnetisch betätigte Federdruckbremsen nach dem Stand der Technik arbeiten so, dass das Schließen bzw. Betätigen der Bremse durch Energiespeicher wie beispielsweise mechanische Federelemente erfolgt und die Bremse durch einen Elektromagneten gegen die Kraft der Federn geöffnet wird. Durch die Tatsache, dass eine hohe Kraft der Elektromagneten zur Überwindung der Federkräfte nur über sehr kurze Wege zur Verfügung steht, werden diese Bremsen so ausgelegt, dass das Betätigungselement, d. h. die sogenannte Ankerscheibe, beim Schließen und Öffnen der Bremse nur sehr kurze Wege zurücklegt.

Genau diese kurzen Wege von meist nur weniger als 0,5mm gilt es mit einer geeigneten Sensorik zu erfassen und an die Maschinensteuerung zu melden. Als Sensoren kommen dabei meist sogenannte mechanische Mikroschalter oder auch berührungslose Näherungsschalter zum Einsatz, deren Gehäuse in der Regel auf einem stationären Element der Bremse angebaut sind und die für eine sichere Signalerfassung positionsmäßig entsprechend genau justiert werden müssen.

Dazu haben sich nach dem Stand der Technik insbesondere bei mechanischen

Mikroschaltern zwei grundsätzliche Systeme etabliert:

Der Mikroschalter sitzt gehäuseseitig auf dem stationären Element der Bremse, wird dort bei der Justage über Langlöcher des Schaltergehäuses in Betätigungsrichtung des Schaltstößels verschoben und abschließend fixiert.

Der Mikroschalter ist gehäuseseitig auf dem stationären Element der Bremse ortsfest angebaut und das Element zur Betätigung des

Schaltstößels ist in Betätigungsrichtung verstellbar gestaltet; Ein solches Betätigungselement wird vielfach durch eine Schraube mit einer

Kontermutter realisiert.

Beide genannten Verfahren erfordern beim Einstellen eine gute allseitige Zugänglichkeit der Federdruckbremse und viel Fingerspitzengefühl des Monteurs und es ist in der Regel nach der Justage erforderlich, diese nochmals durch Fühlerlehren oder geeignetes Spezialwerkzeug zu überprüfen.

Ziel der Erfindung ist es demnach, die Anordnung des Mikroschalters oder eines alternativen Näherungsschalters und damit die Justage der Schalter vor allem unter beengten Platzverhältnissen zu vereinfachen und die abschließende Kontrolle der Justage entbehrlich zu machen.

Erfindungsgemäß wird dieses Ziel dadurch erreicht, dass der Mikroschalter oder Näherungsschalter fest an einem stationären Element der Bremse angebaut ist und die Betätigung des Schaltstößels über einen auf der Ankerscheibe der Bremse befindlichen verstellbaren Hebel realisiert wird, der das Widerlager bzw. den Referenzpunkt zum Angriff durch den Schalter trägt.

Dadurch wird eine Justage auch unter beengten räumlichen Verhältnissen von einer Seite her möglich, es werden die Feinfühligkeit und Sicherheit der Justage erhöht und es entfällt die Notwendigkeit einer abschließenden Kontrolle.

Weitere Details der erfindungsgemäßen Verbesserung der Justage von solchen Schaltern ergeben sich aus den weiteren Unteransprüchen der Erfindung.

Anhand der beigefügten Zeichnungen werden der Stand der Technik sowie zwei Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Mikroschalter-Justage für ruhestrombetätigte Federdruckbremsen näher erläutert. Dementsprechend zeigen:

Fig. 1 die räumliche Darstellung einer ruhestrombetätigten

elektromagnetischen Federdruckbremse FDB in konzentrischer Bauweise mit angebautem Mikroschalter und

Mikroschaltereinstellung nach dem Stand der Technik,

Fig. 1 A einen Längs-Schnitt durch die vorbekannte Bauart der Bremse aus

Fig. 1 mit einem Detail A,

Fig. 2 die räumliche Darstellung einer ruhestrombetätigten elektromagnetischen Federdruckbremse FDB mit rechteckigem Spulenträger und mit einer erfindungsgemäßen Anordnung zur Justage des Mikroschalters über einen an der Ankerscheibe angeschraubten Hebel,

Fig. 2 A eine Draufsicht auf die Bremse aus Fig. 2,

Fig. 2 B einen zur Draufsicht in Fig. 2 A parallelen Schnitt durch die Bremse,

Fig. 3 die räumliche Darstellung einer ruhestrombetätigten elektromagnetischen Federdruckbremse FDB mit rechteckigem Spulenträger und mit einer erfindungsgemäßen Anordnung zur Justage des Mikroschalters über einen an der Ankerscheibe einteilig angeordneten Hebel,

Fig. 3 A eine Draufsicht auf die Bremse aus Fig. 3,

Fig. 3 B einen zur Draufsicht in Fig. 3 A parallelen Schnitt durch die Bremse. Fig. 1 zeigt zunächst die räumliche Darstellung einer herkömmlichen

ruhestrombetätigten elektromagnetisch gelüfteten Federdruckbremse FDB in einer zur Rotationsachse A des Rotors 4 konzentrischen Bauweise mit angebautem Mikroschalter 6.

Gemäß Fig. 1 A besteht die Bremse hier aus einem Spulenträger 1 mit

integrierter Elektromagnetspule 1.1 und Federbohrungen 1.2 zur Aufnahme von Federn 2, die gegen eine drehfest und axial beweglich angeordnete

Ankerscheibe 3 drücken und dadurch den Rotor 4 reibschlüssig zwischen Ankerscheibe 3 und der ortsfesten Flanschplatte 5 einspannen.

Die Federdruckbremse FDB wird in Fig. 1 A in diesem gebremsten Zustand dargestellt und es ist der Luftspalt LS zu sehen, der vom Mikroschalter 6 zu detektieren ist. Zum Öffnen oder Lösen der Federdruckbremse FDB wird die Elektromagnetspule 1.1 bestromt, wodurch sich im Spulenträger 1 ein

Elektromagnetfeld aufbaut, das die Ankerscheibe 3 gegen die Kraft der Federn 2 zum Spulenträger 1 zieht und somit die Einspannung des Rotors 4 zwischen Ankerscheibe 3 und Flanschplatte 5 aufhebt. Somit wird der Luftspalt LS = „Null" und der Rotor 4 ist um die Rotationsachse A frei drehbar.

Der in Fig. 1 A sowie in Detail A dargestellte Mikroschalter 6 tastet dabei über den Schaltstößel 6.1 den Hub der in die Ankerscheibe 3 eingeschraubten und mit der Kontermutter 8 gesicherten Einstellschraube 7 ab, der gleich dem Luftspalt LS ist und gibt ein entsprechendes Signal an die Steuerung.

Die in Fig. 1, Fig. 1 A und Detail A gezeigte und nachstehend beschriebene Montage und Justage des Mikroschalters 6 entspricht dabei der bevorzugten Vorgehensweise nach dem Stand der Technik. Zunächst wird dabei der Mikroschalter 6 (oder auch der berührungslose

Näherungsschalter) über die Befestigungsschrauben 6.2 fest mit dem

Spulenträger 1 verbunden.

Die Justage erfolgt durch Verstellen der mit einem Gewinde in der Ankerscheibe 3 in Verbindung stehenden Einstellschrauben 7, über die der Schaltstößel 6.1 betätigt wird, und durch abschließendes Kontern mittels einer Kontermutter 8.

Nachteilig an der beschriebenen Vorgehensweise nach dem Stand der Technik sind die wenig feinfühlige Einstellmöglichkeit durch die Einstellschraube 7 und mögliche Verschiebungen der Einstellschraube 7 in Betätigungsrichtung B beim Sichern durch die Kontermutter 8, was meist eine abschließende Kontrolle der Justage erforderlich macht. Außerdem muss die Federdruckbremse FDB für die beschriebenen Justagearbeiten von allen Seiten gut zugänglich sein.

Fig. 2 zeigt die räumliche Darstellung einer weiteren (diesmal modular aufgebauten) Federdruckbremse FDB auf Basis eines zentralen Rotors 4 und eines zur Rotationsachse A des Rotors 4 parallel versetzten rechteckigen

Spulenträgers 1 mit entsprechend zugeordneter rechteckiger Ankerscheibe 3.

Die grundsätzliche Funktion der dargestellten Federdruckbremse FDB entspricht dem Beispiel in Fig. 1, wobei auch hier wie aus Fig. 2 B ersichtlich, der Rotor 4 durch in Federbohrungen 1.2 des Spulenträgers 1 liegende Federn 2 zwischen Ankerscheibe 3 und Flanschplatte 5 eingespannt wird, so dass sich der aus Fig. 2 A ersichtliche Luftspalt LS bildet.

Das Öffnen der Federdruckbremse FDB wird auch hier wie eingangs bei Fig. 1 beschrieben durch Bestromen der Elektromagnetspule 1.1 realisiert, wodurch sich im Spulenträger 1 ein Elektromagnetfeld aufbaut, das die Ankerscheibe 3 gegen die Kraft der Federn 2 zum Spulenträger 1 zieht und somit die

Einspannung des Rotors 4 zwischen Ankerscheibe 3 und Flanschplatte 5 aufhebt.

Somit wird der Luftspalt LS =„Null" und der Rotor 4 ist um die Rotationsachse A frei drehbar.

Auch hier erfolgt die Abtastung des Weges, der dem Luftspalt LS entspricht durch einen am Spulenträger 1 durch Befestigungsschrauben 6.2 fixierten

Mkr oschalter 6.

Das Widerlager zur Betätigung des Schaltstößels 6.1 des mechanischen

Mikroschalters 6 oder der Referenzpunkt zur Kooperation mit dem

berührungslosen Näherungsschalter ist erfindungsgemäß auf einen Hebel 9 verlagert, der verstellbar ist und im vorliegenden Beispiel an einem Ende durch eine Halteschraube 10 auf der Ankerscheibe 3 befestigt ist.

Am anderen Ende des Hebels 9 befindet sich eine Bohrung mit einem

Innengewinde, das mit dem Außengewinde einer Einstellschraube 7 in Kontakt steht und wobei sich die Einstellschraube 7 mit einem Ende an der Ankerscheibe 3 abstützt. Durch Verdrehen der Einstellschraube 7 kann der Abstand zwischen dem Hebel 9 und der Ankerscheibe 3 verändert und damit der Ansprechpunkt des Mikroschalters 6 oder der Referenzpunkt des Näherungsschalters

problemlos justiert werden.

Abschließend wird die Einstellschraube 7 durch die Kontermutter 8 gesichert. Ein Vorteil der beschriebenen erfindungsgemäßen Anordnung zur Justage des Mikroschalters 6 oder eines äquivalenten Näherungsschalters ist die erzielte Feinfühligkeit durch die Hebelübersetzung über die unterschiedlichen Abstände zwischen Haltschraube 10 und Schaltstößel 6.1 des Mikroschalters 6 einerseits sowie zwischen Halteschraube 10 und Einstellschraube 7 andererseits. Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Ausgestaltung des Referenzpunktes des Näherungsschalters bzw. des Widerlagers zur Justage des Mikroschalters 6 ist, dass sich eine abschließende Kontrolle der Korrektheit der durchgeführten Justage erübrigt, weil sich beim Anziehen der Kontermutter 8 die Lage zwischen Einstellschraube 7 und Hebel 9 durch dessen elastische Biegung nicht mehr verändert.

Beide Arbeitsschritte, sowohl die Justage der Einstellschraube 7 als auch das Anziehen der Kontermutter 8 sind mit geeigneten Steckschlüsseln auch unter beengten Einbauverhältnissen von der Stirnseite der Federdruckbremse FDB her möglich.

In Fig. 3 sowie in der Draufsicht in Fig. 3 A und im Schnitt der Fig. 3 B wird eine zweite Ausführungsform einer Federdruckbremse FDB mit einer

erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Justage des Mikroschalters 6 gezeigt. Im Gegensatz zu Fig. 2 und Fig. 2 A ist bei Fig. 3 und Fig. 3 A der Hebel 9 ohne eine Halteschraube 10 mit der Ankerscheibe 3 einteilig ausgeführt. Dies wird durch eine geeignete Schlitzstruktur 11 in der Anker Scheibe 3 erreicht, wodurch Bauraum und Kosten eingespart werden können und wodurch sich die

Betriebssicherheit des Gesamtsystems nochmals erhöht.

Die in Fig. 2, Fig. 2A und Fig. 2B sowie in Fig. 3, Fig. 3A und Fig. 3B

beschriebenen Ausführungsformen der erfindungsgemäßen verbesserten Anordnung zur Schaltzustandsüberwachung für Federdruckbremsen sind analog auch anwendbar auf ruhestrombetätigte elektromagnetische

Federdruckbremsen, die eine grundsätzlich andere geometrische Form und/ oder eine andere räumliche Zuordnung zwischen Spulenträger 1 und Rotor 4 aufweisen als die in der Beschreibung erläuterten Ausführungsbeispiele. Dies gilt insbesondere dann, wenn diese Bremsen hinsichtlich des

Zusammenwirkens zwischen Rotor 4, Ankerscheibe 3 und Spulenträger 1 sowie Elektromagnetspule 1.1 und Federn 2 der grundsätzlichen Funktionsweise der Federdruckbremsen in Fig. 2 und Fig. 3 entsprechen.

Bezugszeichenliste:

1 Spulenträger

1.1 Elektromagnetspule

1.2 Federbohrung

2 Feder

3 Ankerscheibe

4 Rotor

5 Flanschplatte

6 mechanischer Mikroschalter /berührungsloser Näherungsschalter

6.1 Schaltstößel des Mikroschalters

6.2 Befestigungsschraube des Mikroschalters

7 Einstellschraube

8 Kontermutter

9 Hebel

10 Halteschraube des Hebels

11 Schlitzstruktur der Anker Scheibe

A Rotationsachse des Rotors

B Betätigungsrichtung des Schaltstößels

FDB Federdruckbremse

LS Luftspalt