DE4007366A1 - Elektromagnetische bremsvorrichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine elektromagnetische Bremsvorrich­ tung. Insbesondere betrifft die Erfindung eine feststehende Bremsscheibe oder einen feststehenden Bremsschuh, die in der elektromagnetisch betriebenen Bremsvorrichtung, etwa einer Bremse in einer Nähmaschine, verwendet werden.

Eine elektromagnetische Bremsvorrichtung ist so aufgebaut, daß ein umlaufendes Bauteil einer Bremse auf einer Abtriebs­ welle verschiebbar ist, indem eine Erregerspule elektromag­ netisch betätigt wird, so daß es mit einem feststehenden Bauteil magnetisch gekoppelt wird, wodurch die Abtriebswelle abgebremst wird.

Bei der herkömmlichen Vorrichtung wird das feststehende Bau­ teil einer Bremse fest an einem Stützteil der elektromagne­ tischen Bremsvorrichtung befestigt, wenn das Stützteil ge­ gossen wird. Das feststehende Bremsbauteil besitzt Vorsprung und Aussparung für den Eingriff mit dem Stützteil. Der Vor­ sprung und die Aussparung für den Eingriff werden durch Schleifen auf einer Drehbank hergestellt. Das Schleifen des feststehenden Bremsbauteils auf einer Drehbank ist teuer, da es den Einsatz von Mannstunden und teurem Schneidwerkzeug erfordert.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine verbesserte elektromagnetische Bremsvorrichtung zur Verfügung zu stel­ len, bei der das feststehende Bauteil einer Bremse durch Pressen und mit geringen Produktionskosten hergestellt und fest an einem Stützteil des Gehäuses der elektromagnetischen Bremsvorrichtung befestigt ist.

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß durch die im Anspruch 1 angegebenen Merkmale.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Weitere Einzelheiten, Aspekte und Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung unter Bezugnahme auf die Zeichnung.

Es zeigt:

Fig. 1 eine Seitenansicht in teilweiser Schnittdarstellung, die insbesondere den inneren Aufbau der oberen Hälfte einer Ausführungsform der Erfindung veran­ schaulicht;

Fig. 2 eine Seitenansicht im Schnitt, die ein Teil einer Ausbildung zur Befestigung eines feststehenden Teils der Bremse an einem Stützteil in der Ausführungsform der Erfindung nach Fig. 1 veranschaulicht; und

Fig. 3 eine Draufsicht des gesamten feststehenden Teils der Bremse, das in Fig. 2 teilweise veranschaulicht ist.

Die in Fig. 1 dargestellte seitliche Teilschnittansicht ver­ anschaulicht insbesondere den inneren Aufbau der oberen Hälfte der Ausführung eines Kupplungsmotors, der eine erfin­ dungsgemäße elektromagnetische Bremsvorrichtung aufweist. Gemäß Fig. 1 besitzt ein Gehäuse 1 des Motors einen Außen­ rahmen 3, an dem ein Stator 2 befestigt ist, ein erstes Stützteil 7, in dem ein Lager 6 zur drehbeweglichen Abstüt­ zung eines Endes einer Welle 5 eines Rotors 4 befestigt ist, und ein zweites Stützteil 9, in den ein Lager 8 zur drehbe­ weglichen Abstützung eines mittleren Abschnitts der Welle 5 befestigt ist.

Ein antreibender Drehkörper 10 ist an dem anderen Ende der Welle 5 befestigt. Der antreibende Drehkörper 10 umfaßt eine magnetische Poleinheit 20 von U-förmigem Querschnitt. Der U- förmige Querschnitt umfaßt ein waagrechtes Teil 15, ein senkrechtes Teil 16, mehrere erste magnetische Bauteile 17 und zweite magnetische Bauteile 19. Der waagrechte Abschnitt 15 umfaßt ein Befestigungsteil 15, das mit der Welle 5 mit­ tels eines Keils 11 und einer Anschlagescheibe 13 verbunden ist, die mittels eines Schraubenbolzens 12 an der Welle 5 befestigt ist. Der senkrechte Abschnitt 16 erstreckt sich radial und von einem Endbereich des waagrechten Abschnitts 15. Die ersten magnetischen Bauteile 17 stehen vom Umfang des senkrechten Abschnitts 16 wie Finger in im wesentlichen paralleler Richtung zur Welle 5 hervor. Die zweiten magneti­ schen Bauteile 19 sind abwechselnd zwischen den ersten mag­ netischen Bauteilen 17 angeordnet, wobei dazwischen ein ge­ ringer Raum verbleibt. Die zweiten magnetischen Bauteile 19 und die ersten magnetischen Bauteile 17 sind mittels eines Rings 18, der aus nicht magnetischem Material besteht, fest miteinander verbunden. Der antreibende Drehkörper 10 umfaßt einen ersten Körper 23, um als ein magnetischer Pfad zu die­ nen. Der erste Körper 23 ist ausgebildet in einem konzentri­ schen Kreis mit dem Kreisumfang des ersten und des zweiten magnetischen Bauteils 17, 19 mit einem vorbestimmten kleinen Spalt dazwischen. Der erste Körper 23 ist an dem zweiten magnetischen Bauteil 19 mittels eines Trägerteils 22 aus nicht magnetischem Material befestigt.

Daher ist der antreibende Drehkörper 10, der aus der magne­ tischen Poleinheit 20 von U-förmigem Querschnitt, dem Trä­ gerteil 22 und dem ersten Körper 23 besteht, so ausgebildet, daß er einen S-förmigen Querschnitt aufweist, wie in Fig. 1 dargestellt. Der antreibende Drehkörper 10 dient als magne­ tischer Pfad und dient auch als Schwungrad. Das Trägerteil 22 aus nichtmagnetischem Material besitzt mehrere Rippen 24, die radial zur Umfangsfläche des Trägerteils 22 angeordnet und mit dem zweiten magnetischen Bauteil 18 verbunden sind. Die mehreren Rippen 24 dienen auch als Schaufelblätter, um Kühlluft in der durch die Pfeile in Fig. 1 angedeuteten Weise fließen zu lassen.

Eine Erregerspule 25, die durch einen Spulenrahmen 27 gehal­ ten ist, wird durch die magnetische Einheit 20 umfaßt, wobei dazwischen ein kleiner Spalt verbleibt. Die Erregerspule 25 ist an dem zweiten Stützteil 9 über den Spulenrahmen 27 und einen zweiten Körper 28 zur Bildung eines magnetischen Pfads verbunden. Eine Abtriebswelle 30 ist durch ein Paar von La­ gern 32, 34 drehbar abgestützt, wobei ihre Achse mit derje­ nigen der Welle 5 fluchtet. Das Lager 32 ist durch ein drit­ tes Stützteil 31 gehalten, das an dem Gehäuse 1 befestigt ist. Das andere Lager 34 ist durch eine Bohrung 33 abge­ stützt, die in dem waagrechten Abschnitt 15 der magnetischen Einheit 20 angeordnet ist. Ein Wirbelstrombauteil 35 ist durch Ziehen eines dünnen leitenden Materials in eine Tas­ senform hergestellt. Ein zylindrischer Teil 36 des Wirbel­ strombauteils 35 ist in einem Spalt 21 zwischen den magneti­ schen Bauteilen 17, 19 und dem ersten Körper 23 angeordnet, wobei dazwischen ein kleiner Spalt verbleibt. Ein senkrech­ ter Teil 37, d.h. der Bodenteil des Wirbelstromblechs 35, ist, zusammen mit einem dazwischen befindlichen Kühlerrad 40 zur Kühlung des Wirbelstromblechs 35 in thermisch kondukti­ ver Weise, an einer Scheibe 39 befestigt. Die Scheibe 39 ist so ausgebildet, daß sie sich in radialer Richtung von der Abtriebswelle 30 erstreckt. Die Scheibe 39 ist mit ihrer Nabe 38 an der Abtriebswelle 30 befestigt. Die Scheibe 39 weist auch eine Rippe 51 zum Fördern von Kühlluft auf. Das Wirbelstrombauteil 35, die Scheibe 39, die Habe 38 und das Kühlerrad 40 bilden zusammen einen angetriebenen Drehkörper 41 in der elektromagnetischen Kupplung.

Eine zweite Erregerspule 43 einer elektromagnetischen Bremse 42 ist in einem Joch 44 und einem feststehenden Bauteil 45 umfaßt. Das Joch 44 ist an dem dritten Stützteil 31 mittels Bolzenschrauben befestigt. Das feststehende Bremsbauteil 45 wird an dem dritten Stützteil 41 befestigt, wenn das dritte Stützteil 31 aus Aluminium gegossen wird.

Die Umfangsfläche eines scheibenförmigen Bremsankers 46 ist so angeordnet, daß sie dem Joch 44 gegenüberliegt und ein kleiner ringförmiger Spalt dazwischen verbleibt, wie Fig. 1 veranschaulicht. Das feststehende Bremsbauteil 45 ist so an­ geordnet, daß es der Scheibenfläche des Bremsankers 46 ge­ genüberliegt. Der Bremsanker 46 bildet einen Teil eines ma­ gnetischen Pfads, der durch die zweite Erregerspule 43 er­ zeugt wird. Der Bremsanker 46 besitzt eine Reibplatte 47, etwa aus Kork, die so angeordnet ist, daß sie dem festste­ henden Bremsbauteil 45 gegenüberliegt. Der Bremsanker 46 ist mit der Abtriebswelle 30 über eine Keilnut 48 derart verbun­ den, daß er in axialer Richtung der Abtriebswelle 30 ver­ schiebbar und ihr gegenüber drehfest angeordnet ist. Eine Druckfeder 49 ist auf der Abtriebswelle 30 zwischen dem Bremsanker und der Nabe 38 des angetriebenen Drehkörpers 41 angeordnet. Der Bremsanker 46 ist aufgrund der Kraft der Druckfeder 49 in leichter Berührung mit dem feststehenden Bremsbauteil 45, um eine unerwünschte Drehung der Abtriebs­ welle 30 zusammen mit der Welle 5 infolge mechanischer Ver­ luste des Lagers 34 zu verhindern, wenn die erste Erreger­ spule 25 abgeschaltet ist. Wenn der durch Erregung der zwei­ ten Erregerspule 43 erzeugte magnetische Fluß über das Joch 44 und das feststehende Bremsbauteil 45 zu dem Bremsanker 46 gelangt, wird der Bremsanker 46 zu dem feststehenden Brems­ bauteil 45 gezogen. Infolgedessen erzeugt die elektromagne­ tische Bremse 42 eine Bremskraft durch kräftige Berührung zwischen der Reibplatte 47 und dem feststehenden Bremsbau­ teil 45.

Im folgenden wird das in den Fig. 2 und 3 dargestellte fest­ stehende Bremsbauteil 45 näher beschrieben. Das feststehende Bremsbauteil 45 weist ein Paar von gepreßten Blechen 45 h, 45 m auf, die beide Scheibenform besitzen. Die ersten und die zweiten gepreßten Bleche 45 h, 45 m, die aus Eisen oder einem ähnlichen ferromagnetischen Material wie etwa kaltgewalztem Kohlenstoffstahl bestehen, sind durch Pressen hergestellt. Das erste gepreßte Blech 45 h besitzt einen ersten Randab­ schnitt 45 l, einen ersten Zylinderabschnitt 45 i und einen ersten Bodenabschnitt 45 j. Der erste Bodenabschnitt 45 j weist in seiner Mitte ein Durchgangsloch auf und besitzt vier Vorsprünge 45 k, die durch Ausschneiden und Anheben kleiner Abschnitte des ersten Bodenabschnitts 45 j in die in Fig. 2 nach rechts weisende Richtung gebildet sind. Somit werden vier Zwischenräume 45 t geschaffen, indem die ausge­ schnittenen Abschnitte des ersten Bodenteils 45 j als Vor­ sprünge 45 k angehoben werden. Wenn das dritte Stützteil 31 durch Metallgießen, etwa von Aluminium, hergestellt wird, werden die Zwischenräume 45 t mit dem Gußmaterial des dritten Stützteils 31 gefüllt. Infolgedessen wird das erste gepreßte Blech 45 h fest mit dem dritten Stützteil 31 verbunden.

Das zweite gepreßte Blechteil 45m hat einen zweiten Randab­ schnitt 45 r, einen zweiten Zylinderabschnitt 45 n und einen zweiten Bodenabschnitt 45 p. Der zweite Bodenabschnitt 45 p besitzt ein mittiges Durchgangsloch 45 o, wie in Fig. 3 dar­ gestellt. Der zweite Bodenabschnitt 45 p besitzt sechs erste Haken 45 q, die an seiner Innenkante am Umfang des Durch­ gangslochs 45 u angeordnet sind. Der zweite Randabschnitt 45 r des zweiten gepreßten Bleches 45 m besitzt weiterhin sechs zweite Haken 45 s, die an der Außenkante des zweiten Randab­ schnitts 45 r vorgesehen sind. Die zweiten Haken 45 s umgrei­ fen die Außenkante des ersten Randabschnitts 45 l des ersten gepreßten Bleches 45 h. Die ersten Haken 45 q umgreifen die Innenkante des ersten Bodenabschnitts 45 j des ersten ge­ preßten Bleches 45 h, wie in Fig. 2 veranschaulicht. Das er­ ste gepreßte Blech 45 h und das zweite gepreßte Blech 45 m werden also aufeinandergesetzt und fest miteinander verbun­ den, um das feststehende Bremsbauteil 45 zu bilden.

Starten einer Last: Bei der Ausführungsform der erfindungs­ gemäßen elektromagnetischen Bremsvorrichtung wird, wenn der Rotor 4 durch Zuführen von Strom in die Windungen des Sta­ tors 2 angetrieben wird, der antreibende Drehkörper 10, der auf der Welle 5 befestigt ist, angetrieben. In diesem Fall wird durch Betätigung der ersten Erregerspule 25 ein magne­ tischer Fluß erzeugt. Der magnetische Fluß fließt durch das erste magnetische Bauteil 17, den ersten Körper 23 und das zweite magnetische Bauteil 19 des antreibenden Drehkörpers 10, wie in Fig. 1 durch eine gestrichelte Linie A veran­ schaulicht. Somit kreuzt der magnetische Fluß A das Wirbel­ strombauteil 35 des angetriebenen Drehkörpers 41. In dem Wirbelstrombauteil 35 wird ein Wirbelstrom erzeugt. Daher werden der antreibende Drehkörper 10 und der angetriebene Drehkörper 41 durch die elektromagnetische Kraft, die durch den Wirbelstrom induziert wird, gekuppelt. Infolgedessen wird die Abtriebswelle 30, die über die Nabe 38 an dem ange­ triebenen Drehkörper 41 befestigt ist, angetrieben. Eine Last, etwa eine Nähmaschine, die mit der Abtriebswelle 30 verbunden ist, kann in einer kurzen Antriebszeit schnell beschleunigt werden.

Stoppen der Last: Wenn die erste Erregerspule 25 unter der vorstehend beschriebenen Bedingung abgeschaltet wird, werden der antreibende Drehkörper 10 und der angetriebene Drehkör­ per 41 entkuppelt. Zu dieser Zeit wird die zweite Erreger­ spule 43 mit einem Bremsstrom gespeist, mit dem Ergebnis, daß ein magnetischer Fluß erzeugt wird durch das Joch 44, einen oberen Abschnitt (in Fig. 1) des feststehenden Brems­ bauteils 45 und die Umfangsfläche des Bremsankers 46, wie in Fig. 1 durch die gestrichelte Linie B veranschaulicht. Der Bremsanker 46 verschiebt sich hin zu dem feststehenden Bremsbauteil 45, um mit der Oberfläche des feststehenden Bremsbauteils 45 in Berührung zu gelangen und dadurch ein Bremsen herbeizuführen. Die Drehung der Abtriebswelle 30 en­ det also schnell, um die Betätigung der Last zu stoppen.

Bei dem vorstehend beschriebenen Umstand, daß die zweite Er­ regerspule 43 erregt wird, fließt der magnetische Fluß durch das feststehende Bremsbauteil 45, genauer durch die ersten und zweiten Randabschnitte 45 l, 45 r und die ersten und zwei­ ten Zylinderabschnitte 45 i, 45 n. Dann wirkt die in Fig. 2 linke Seitenfläche des zweiten Bodenabschnitts 45 p als Reib­ fläche zum Bremsen, wenn die Reibplatte 47 des Bremsankers 46 mit dem feststehenden Bremsbauteil 45 in Berührung ge­ bracht wird.

Gemäß der Erfindung umfaßt, wie vorstehend beschrieben, das durch Pressen hergestellte feststehende Bremsbauteil 45 die ersten und die zweiten gepreßten Bleche 45 h, 45 m, die durch mehrere Haken 45 q, 45 s fest aufeinander geschichtet sind. Dementsprechend wird das feststehende Bremsbauteil 45 ohne eine Schleifbearbeitungsstufe hergestellt, wie sie bei der Herstellung eines herkömmlichen feststehenden Bremsbauteils 45 erforderlich ist. Die Verwendung des vorstehend beschrie­ benen, durch Pressen hergestellten feststehenden Bremsbau­ teils 45 senkt die Produktionskosten, da die herkömmliche Bearbeitung auf einer Drehbank entbehrlich ist.

Claims (5)

1. Elektromagnetische Bremsvorrichtung mit einem festste­ henden Bremsbauteil aus ferromagnetischem Material, welches einen magnetischen Fluß, der durch eine Erre­ gerspule erzeugt wird, durchfließen läßt, gekennzeichnet durch

• a) ein erstes gepreßtes Blech mit einer Halteein­ richtung, die in ein gegossenes Stützteil hin­ einragt und von diesem umschlossen ist, und
• b) ein zweites gepreßtes Blech, das mit dem ersten ge­ preßten Blech zusammengeschichtet ist, indem es mit der Außenkante und der Innenkante des ersten ge­ preßten Blechs in Eingriff steht.

2. Elektromagnetische Bremsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das erste gepreßte Blech durch Material sicher befestigt ist, das einen durch die Halteeinrichtung festgelegten Zwischenraum aus­ füllt.

3. Elektromagnetische Bremsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite gepreßte Blech mit dem ersten gepreßten Blech durch Umgreifen der Kan­ ten des ersten gepreßten Blechs in Eingriff steht.

4. Elektromagnetische Bremsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die feststehende Bremsein­ richtung, welche das erste gepreßte Blech und das zwei­ te gepreßte Blech aufweist, durch Gießen mit dem Stütz­ teil verbunden ist.

5. Elektromagnetische Bremsvorrichtung mit:
einem Joch, welches an einem Stützteil befestigt ist;
einem feststehenden Bremsbauteil mit einem mittigen Durchgangsloch, welches einstückig mit dem dem Joch ge­ genüberliegenden Stützteil verbunden ist und aufweist

• a) ein erstes gepreßtes Blech mit
  einem ersten Zylinderabschnitt,
  einem ersten Bodenabschnitt, welcher das Durch­ gangsloch aufweist, welches sich von einem Ende des ersten Zylinderabschnitts fortsetzt und welcher mehrere Eingriffsteile aufweist, welche in Richtung des Inneren des ersten Zylinderabschnitts hervor­ gehoben sind,
  einem ersten Randabschnitt, der sich von dem ande­ ren Ende des ersten Zylinderabschnitts fortsetzt,
• b) ein zweites gepreßtes Blech mit
  einem zweiten Zylinderabschnitt, welcher auf den ersten Zylinderabschnitt des ersten gepreßten Blechs geschichtet ist,
  einem zweiten Bodenabschnitt, der das Durchgangs­ loch aufweist, welches sich von einem Ende des zweiten Zylinderabschnitts fortsetzt, der mehrere erste Haken zum Umgreifen der inneren Kanten des ersten Bodenabschnitts längs der inneren Kante auf­ weist, die das Durchgangsloch bildet,
  einem zweiten Randabschnitt, welcher sich von dem anderen Ende des zweiten Zylinderabschnitts fort­ setzt, welcher mehrere zweite Haken aufweist zum Umgreifen der äußeren Kante des ersten Randab­ schnitts längs der äußeren Kante des zweiten Rand­ abschnitts,
  einem Bremsanker, welcher mit einer Abtriebswelle verbunden ist,
  einer Erregerspule, welche zwischen dem Joch und dem feststehenden Bremsbauteil angeordnet ist.