DE4007366C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine elektromagnetische Bremsvorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Eine elektromagnetische Bremsvorrichtung dieser Art ist aus der US 45 70 767 bekannt. Diese bekannte Bremsvorrichtung weist ein feststehendes Bremsbauteil aus ferromagnetischem Material auf, das einem sich bewegenden Bremsanker gegenüberliegt, der mit einem zu bremsenden Teil in Form einer Abtriebswelle verbunden ist. Das Bremsbauteil bildet zusammen mit dem Bremsanker und einem Joch einen magnetischen Kreis, innerhalb dessen eine Erregerspule angeordnet ist, die bei ihrer Erregung in dem magnetischen Kreis einen magnetischen Fluß erzeugt, der den Bremsanker derart zu dem Bremsbauteil hin zieht, daß das zu bremsende Teil infolge Reibung zwischen dem Bremsanker und dem Bremsbauteil abbremst.

Bei dieser bekannten elektromagnetischen Bremsvorrichtung ist das feststehende ferromagnetische Bremsbauteil mit Hilfe von Vorsprüngen und Aussparungen an einem aus Gußaluminium bestehenden Gehäuse der Bremsvorrichtung befestigt, die durch Schleifen auf einer Drehbank hergestellt werden. Dieser Schleifvorgang ist relativ kompliziert und erfordert darüber hinaus einen großen Arbeitsaufwand. Der Einbau und die Befestigung des ferromagnetischen Bremsbauteils sind daher bei der bekannten Bremsvorrichtung mit hohen Kosten verbunden.

Gegenstand der US 42 28 385 ist ein Positionierantrieb, bei dem die Drehzahl einer Abtriebswelle mittels einer elektromagnetisch steuerbaren Kupplung erhöht und mittels einer ebenfalls elektromagnetisch betätigten Bremse verringert werden kann. Die Kupplungsscheibe dieser bekannten steuerbaren Kupplung weist eine Anzahl von Befestigungsnasen auf, die in eine Trägerplatte des Positionierantriebs zur Befestigung der Kupplungsscheibe eingegossen werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine elektromagnetische Bremsvorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 derart weiterzubilden, daß die Kosten für Einbau und Befestigung des ferromagnetischen Bremsbauteils wesentlich verringert sind.

Diese Aufgabe wird mit den im Kennzeichnungsteil des Anspruchs 1 angegebenen Maßnahmen gelöst.

Durch den erfindungsgemäßen Aufbau des Bremsbauteils wird erreicht, daß zu seiner Befestigung keinerlei aufwendige Schleifvorgänge auf einer Drehbank erforderlich sind. Die erfindungsgemäße Art der Befestigung ist demgegenüber äußerst einfach herbeizuführen und nur mit geringem Maschinen- und Arbeitsaufwand verbunden. Infolgedessen sind der Einbau und die Befestigung des ferromagnetischen Bremsbauteils sehr preiswert.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

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 Bremsvorrichtung veran­ schaulicht;

Fig. 2 eine Seitenansicht im Schnitt, die ein feststehendes Bremsbauteil der Bremsvorrichtung der Fig. 1 veranschaulicht; und

Fig. 3 eine Draufsicht des gesamten feststehenden Bremsbauteils, das in Fig. 2 teilweise veranschaulicht ist.

Die in Fig. 1 dargestellte seitliche Teilschnittansicht ver­ anschaulicht insbesondere den inneren Aufbau der oberen Hälfte des Aufbaus 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 dem 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. Die Poleinheit 20 umfaßt ein waagerechtes 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 von einem Endbereich des waagrechten Abschnitts 15 her. 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, der einen magnetischen Pfad bildet. Der erste Körper 23 ist in einem konzentri­ schen Kreis mit dem Kreisumfang des ersten und des zweiten magnetischen Bauteils 17, 19 mit einem vorbestimmten kleinen Spalt dazwischen ausgebildet. 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 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 zwei La­ ger 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 Wirbelstromblech 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 und weist auch eine Rippe 51 zum Fördern von Kühlluft auf. Das Wirbelstromblech 35, die Scheibe 39, die Nabe 38 und das Kühlerrad 40 bilden zusammen einen angetriebenen Drehkörper 41 in der elektromagnetischen Kupplung.

Eine zweite Erregerspule 43 einer elektromagnetischen Bremsvorrichtung 42 wird von einem Joch 44 und einem feststehenden Bremsbauteil 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, dessen Magnetfluß 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 dem zu bremsenden Teil in Form 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 Bremsvorrichtung 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 zwei gepreßte Bleche 45h, 45m auf, die beide Scheibenform besitzen. Die beiden gepreßten Bleche 45h, 45m, die aus Eisen oder einem ähnlichen ferromagnetischen Material wie etwa kaltgewalztem Kohlenstoffstahl bestehen, sind durch Pressen hergestellt. Das erste gepreßte Blech 45h besitzt einen ersten Randab­ schnitt 45l, einen ersten Zylinderabschnitt 45i und einen ersten Bodenabschnitt 45j. Der erste Bodenabschnitt 45j weist in seiner Mitte ein Durchgangsloch auf und besitzt vier Vorsprünge 45k, die durch Ausschneiden und Anheben kleiner Abschnitte des ersten Bodenabschnitts 45j in die in Fig. 2 nach rechts weisende Richtung gebildet sind. Somit werden vier Zwischenräume 45t geschaffen, indem die ausge­ schnittenen Abschnitte des ersten Bodenteils 45j als Vor­ sprünge 45k angehoben werden. Wenn das dritte Stützteil 31 durch Metallgießen, etwa von Aluminium, hergestellt wird, werden die Zwischenräume 45t mit dem Gußmaterial des dritten Stützteils 31 gefüllt. Infolgedessen wird das erste gepreßte Blech 45h fest mit dem dritten Stützteil 31 verbunden.

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

Starten einer Last: Bei der elektromagnetischen Bremsvorrichtung wird der antreibende Drehkörper 10, der auf der Welle 5 befestigt ist, angetrieben, wenn der Rotor 4 durch Zuführen von Strom in die Windungen des Sta­ tors 2 angetrieben wird. 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 stromblech 35 des angetriebenen Drehkörpers 41. In dem Wirbelstromblech 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, der durch das Joch 44, einen oberen Abschnitt (in Fig. 1) des feststehenden Brems­ bauteils 45 und die Umfangsfläche des Bremsankers 46 verläuft, wie in Fig. 1 durch die gestrichelte Linie B veranschaulicht ist. 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 folglich schnell.

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 45l, 45r und die ersten und zwei­ ten Zylinderabschnitte 45i, 45n. Dann wirkt die in Fig. 2 linke Seitenfläche des zweiten Bodenabschnitts 45p als Reib­ fläche zum Bremsen, wenn die Reibplatte 47 des Bremsankers 46 mit dem feststehenden Bremsbauteil 45 in Berührung ge­ bracht wird.

Claims (6)

1. Elektromagnetische Bremsvorrichtung, mit einem festste­ henden Bremsbauteil (45) aus ferromagnetischem Material, das einem sich bewegenden, mit einem zu bremsenden Teil (30) verbundenen Bremsanker (46) gegenüberliegt und zusammen mit diesem sowie einem Joch (44) einen magnetischen Kreis bildet, und mit einer innerhalb des magnetischen Kreises angeordneten Erregerspule (43), die bei ihrer Erregung in dem magnetischen Kreis einen magnetischen Fluß erzeugt, der den Bremsanker (46) derart zu dem Bremsbauteil (45) hinzieht, daß das zu bremsende Teil (30) infolge Reibung zwischen dem Bremsanker (46) und dem Bremsbauteil (45) abbremst, dadurch gekennzeichnet, daß der dem Bremsanker (46) zugewandte Bereich des Bremsbauteils (45) gebildet ist aus

• [a] einem ersten gepreßten Blech (45h), das eine Befestigungseinrichtung (45k) aufweist, die in ein gegossenes Stützteil (31) hineinragt und von diesem umschlossen ist, und aus
• [b] einem zweiten gepreßten Blech (45m), das mit dem ersten gepreßten Blech (45h) in der Weise zusammengeschichtet ist, daß es mit der Außenkante (45l) und der Innenkante (45j) des ersten gepreßten Blechs (45h) in Eingriff steht.

2. Elektromagnetische Bremsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das erste gepreßte Blech (45h) dadurch am Stützteil (31) befestigt ist, daß das Material des Stützteils (31) einen durch die Befestigungseinrichtung (45k) definierten Zwischenraum (45t) ausfüllt.

3. Elektromagnetische Bremsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite gepreßte Blech (45m) die Außenkante (45l) und die Innenkante (45j) des ersten gepreßten Blechs (45h) umgreift.

4. Elektromagnetische Bremsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der die beiden gepreßten Bleche (45h, 45m) aufweisende, dem Bremsanker (46) zugewandte Bereich des Bremsbauteils (45) mit dem Bremsbauteil (45) vergossen ist.

5. Elektromagnetische Bremsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Bremsanker (46) an seinem dem Bremsbauteil (45) zugewandten Bereich mit einer Reibplatte (47) versehen ist.

6. Elektromagnetische Bremsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das zu bremsende Teil eine Abtriebswelle (30) ist, mit der der Bremsanker (46) drehfest verbunden ist, wobei das Bremsbauteil (45) ein mittiges Durchgangsloch (45n) aufweist, durch das die Abtriebswelle (30) verläuft.