DE10029778A1

DE10029778A1 - Electromagnetic brake has maximum electromagnetic coil arrangement force less than spring force after wear gap corresponding to initial air gap plus maximum permissible wear

Info

Publication number: DE10029778A1
Application number: DE2000129778
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Jaeger; Peter Dr Boehm
Original assignee: Stromag GmbH
Current assignee: Stromag GmbH
Priority date: 2000-06-16
Filing date: 2000-06-16
Publication date: 2002-01-03

Abstract

The device (2) has at least one brake disc (4), an armature disc (5) pressed against the brake disc by a coil spring arrangement (8) and an electromagnetic coil unit (6) for raising the armature disc against the force of the spring arrangement. The maximum force of the electromagnetic coil unit is smaller than the spring force of the spring arrangement after a wear gap corresponding to the initial air gap added to the maximum permissible wear.

Description

Die Erfindung betrifft eine elektromagnetische Bremse mit we nigstens einer Bremsscheibe sowie mit einer Ankerscheibe, die durch eine Druckfederanordnung gegen die wenigstens eine Bremsscheibe drückbar ist, sowie mit einer elektromagneti schen Spuleneinheit zum Lüften der Ankerscheibe gegen die Fe derkraft der Druckfederanordnung.The invention relates to an electromagnetic brake with we at least one brake disc and one armature disc, which by a compression spring arrangement against the at least one Brake disc can be pressed, as well as with an electromagnetic coil unit for venting the armature plate against the Fe derkraft the compression spring assembly.

Eine solche elektromagnetische Bremse ist in der Aufzugtech nik zum Abbremsen eines Hubmotors für eine in einem Aufzug schacht auf- und abbewegliche Aufzugkabine bekannt. Die e lektromagnetische Bremse weist eine einzelne Bremsscheibe o der mehrere, in einem Lamellenpaket zusammengefasste Lamel lenbremsscheiben auf, die durch eine Ankerscheibe für einen Bremsvorgang beaufschlagbar sind. Die Ankerscheibe wird me chanisch durch eine Druckfederanordnung, die üblicherweise mehrere, gleichmäßig über den Umfang der Bremse verteilt an geordnete Druckfedern aufweist, gegen die wenigstens eine Bremsscheibe gedrückt, um die gewünschte Bremswirkung zu er zielen. Um die Ankerscheibe von der wenigstens einen Brems scheibe wegziehen und demzufolge die Bremsscheibe lüften zu können, ist der Ankerscheibe eine elektromagnetische Spulen einheit zugeordnet, die auf die Ankerscheibe eine Magnetkraft ausübt, die größer ist als die entgegengesetzt wirkende Fe derkraft der Druckfederanordnung. Bei Stromausfall fällt die Bremse somit automatisch ein und blockiert die Aufzugkabine. Während des Betriebs der Bremse kann es zu so starkem Brem senverschleiß kommen, dass die Funktion der Bremse nicht mehr gewährleistet ist. Es ist daher auch bereits bekannt gewor den, Sensoren oder Mikroschalter in die Bremse einzubauen, die einen übermäßig hohen Verschleiß der Bremse erkennen und eine entsprechende Gefahr für die Bremsfunktion signalisie ren.Such an electromagnetic brake is in elevator technology nik for braking a lifting motor for one in an elevator well known elevator car moving up and down. The e Electromagnetic brake has a single brake disc o the multiple slats combined in a slat package Brake discs on by an armature disk for one Braking can be applied. The armature disk will me mechanically through a compression spring arrangement, which is usually several, evenly distributed over the circumference of the brake has ordered compression springs against which at least one Brake disc pressed to achieve the desired braking effect aim. To the armature plate from the at least one brake Pull the disc away and consequently ventilate the brake disc can, the armature plate is an electromagnetic coil unit assigned a magnetic force to the armature disk exercises, which is larger than the opposing Fe derkraft the compression spring assembly. In the event of a power failure, the Brake automatically and block the elevator car. During the operation of the brake there can be too much braking sen wear come that the function of the brake no longer is guaranteed. It has therefore already become known to install sensors or microswitches in the brake, who recognize excessive wear of the brake and a corresponding danger to the braking function signals ren.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine elektromagnetische Bremse der eingangs genannten Art zu schaffen, die mit einfachen Mitteln Fehlfunktionen der Bremse aufgrund übermäßigen Ver schleißes vermeidet.The object of the invention is an electromagnetic brake of the type mentioned at the beginning with simple Average brake malfunction due to excessive Ver avoids wear.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, dass die elektromagneti sche Spuleneinheit derart ausgelegt ist, dass ihre maximale Magnetkraft ab einem Verschleißluftspalt zwischen Ankerschei be und Bremsscheibe geringer ist als die Federkraft der Druckfederanordnung, wobei der Verschleißluftspalt dem Luft spalt bei Inbetriebnahme der Bremse zuzüglich dem Betrag des als maximal zulässig definierten Verschleißes entspricht. Durch die erfindungsgemäße Lösung wird in einfacher Weise ei ne Fehlfunktion der Bremse durch übermäßigen Verschleiß da durch vermieden, dass die Bremse ab einem bestimmten Ver schleiß nicht mehr gelüftet werden kann. In äußerst einfacher Weise kann somit erkannt werden, dass der Grenzverschleiß der Bremse erreicht ist und entsprechende Wartungsarbeiten, ins besondere ein Bremsenaustausch, durchgeführt werden müssen. Technisch aufwendige Maßnahmen wie das Vorsehen von Sensoren oder ähnlichem können vermieden werden. Die Erfindung geht einen überraschenden Weg, indem die Magnetkraft der Spulen einheit begrenzt wird. Alle bekannten Maßnahmen hingegen gin gen davon aus, dass die Spuleneinheit mit mehrfacher Sicher heit ausgelegt werden muß, d. h., dass in jedem in der Praxis auftretenden Fall die Magnetkraft höher sein soll als die Fe derkraft der Druckfederanordnung. Die bekannten Bremsen lüf ten daher auch noch dann, wenn die eigentlich zulässigen Ver schleißwerte längst überschritten sind, es sei denn, dass die angesprochenen zusätzlichen Maßnahmen wie das Vorsehen von Sensoren oder ähnlichem vorgenommen sind. Zur Auslegung der Magnetkraft der Spuleneinheit wird daher in einfacher Weise bei der Entwicklung und Herstellung der Bremse der maximal zulässige Verschleiß definiert, der noch einen einfachen Aus tausch der Verschleißteile ermöglicht, ohne dass tragende Bremsenbauteile bereits in Mitleidenschaft gezogen werden. Bei einer Lamellenbremse ist dies insbesondere der die Innen lamellen tragende Innenkörper der Bremse, an dem die Anker scheibe bei zu hohem Verschleiß anschlagen kann, wodurch eine ausreichende Bremswirkung nicht mehr gewährleistet ist.This task is solved in that the electromagnetic cal coil unit is designed so that its maximum Magnetic force from a wear air gap between the armature plate be and brake disc is less than the spring force of the Compression spring arrangement, the wear air gap to the air gap when starting the brake plus the amount of wear defined as the maximum permissible. With the solution according to the invention, egg is produced in a simple manner Brake malfunction due to excessive wear by avoiding the brake from a certain ver wear can no longer be aired. In extremely simple It can thus be recognized that the limit wear of the Brake is reached and corresponding maintenance work, ins especially a brake replacement, must be carried out. Technically complex measures such as the provision of sensors or the like can be avoided. The invention goes a surprising way by changing the magnetic force of the coils unit is limited. All known measures, however, gin assume that the coil unit with multiple safety unit must be interpreted, d. that is, in everyone in practice if the magnetic force should be higher than the Fe derkraft the compression spring assembly. The well-known brakes Therefore, even if the actually permissible ver wear values have long been exceeded, unless the mentioned additional measures such as the provision of Sensors or the like are made. To interpret the Magnetic force of the coil unit is therefore simple in the development and manufacture of the brake the maximum permissible wear defined, which is still a simple off allows replacement of wear parts without carrying Brake components are already affected. In the case of a multi-disc brake, this is in particular the inside lamella-bearing inner body of the brake on which the anchor can wear if the wear is too high, causing a sufficient braking effect is no longer guaranteed.

In Ausgestaltung der Erfindung ist die begrenzte Magnetkraft der Spuleneinheit durch eine entsprechende Gestaltung von Drahtdicke und/oder Windungszahl und/oder Durchmesser einer Spule der Spuleneinheit geschaffen. Dies ist eine besonders einfache und funktionssichere Ausgestaltung, die eine Funk tion mittels eines äußerst einfach gestalteten Stromkreises ermöglicht.In one embodiment of the invention is the limited magnetic force the coil unit by a corresponding design of Wire thickness and / or number of turns and / or diameter of one Coil of the coil unit created. This is a special one simple and reliable design that has a radio tion by means of an extremely simple circuit allows.

In Ausgestaltung der Erfindung ist die begrenzte Magnetkraft durch eine der Spuleneinheit vorgeschaltete Strombegrenzungs einrichtung erzielt. Hierzu können elektrische oder elektro nische Steuereinheiten, entsprechende Strombegrenzungsbautei le und ähnliches vorgesehen sein.In one embodiment of the invention is the limited magnetic force through a current limiting connected upstream of the coil unit facility achieved. For this, electrical or electro African control units, corresponding current limiting components le and the like can be provided.

Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungs beispiels der Erfindung, das anhand der Zeichnungen darge stellt ist. Further advantages and features of the invention result from the following description of a preferred embodiment example of the invention, the Darge with reference to the drawings represents is.

Fig. 1 zeigt in einer Schnittdarstellung eine Ausführungs form einer elektromagnetischen Bremse, die an einen Elektromotor für die Aufzugtechnik angeschlossen ist und Fig. 1 shows in a sectional view an embodiment of an electromagnetic brake which is connected to an electric motor for elevator technology and

Fig. 2 eine Schaubild von Magnet-Feder-Kennlinien der elekt romagnetischen Bremse nach Fig. 1. FIG. 2 shows a graph of magnetic spring characteristics of the electromagnetic brake according to FIG. 1.

Eine elektromagnetische Bremse 2 nach Fig. 1 ist einem elek trischen Antriebsmotor 1 zum Anheben oder Absenken einer Auf zugkabine in einem vertikalen Aufzugschacht zugeordnet. Hier zu ist in grundsätzlicher bekannter Weise eine Seilscheibe 3 vorgesehen, über die die Tragseile der Aufzugkabine laufen. Der grundsätzliche Aufbau eines solchen Aufzugantriebs wie auch die grundsätzliche Zuordnung einer elektromagnetischen Bremse zu diesem Aufzugantrieb sind bekannt, so dass hierauf nicht näher eingegangen werden muss.An electromagnetic brake 2 according to FIG. 1 is assigned to an electric drive motor 1 for raising or lowering a train cabin in a vertical elevator shaft. To this end, a rope pulley 3 is provided in a fundamentally known manner, over which the suspension ropes of the elevator car run. The basic structure of such an elevator drive as well as the basic assignment of an electromagnetic brake to this elevator drive are known, so that there is no need to go into this in detail.

Die elektromagnetische Bremse 2 ist als Lamellenbremse ausge führt, die als Bremsscheiben 4 mehrere Außenlamellen sowie zwischen diesen liegenden Innenlamellen aufweist. Das die Bremsscheiben 4 bildende Lamellenpaket ist in grundsätzlich bekannter Weise durch eine Ankerscheibe 5 beaufschlagbar, die durch eine aus mehreren Druckfedern bestehende Druckfederan ordnung 8 axial gegen das Lamellenpaket gedrückt wird. Die Lüftung der Bremse, d. h. das axiale Zurückziehen der Anker scheibe 5 gegen die Federkraft der Druckfederanordnung 8, er folgt durch eine elektromagnetische Spuleneinheit 6. Der bis her beschriebene grundsätzliche Aufbau der elektromagneti schen Bremse 2 ist ebenfalls bereits bekannt, so dass auf nä here Erläuterungen zum grundsätzlichen Aufbau der elektromag netischen Bremse 2 an dieser Stelle verzichtet werden kann. Erfindungsgemäß ist die elektromagnetische Spuleneinheit 6 jedoch derart gestaltet, dass ihre Magnetkraft so begrenzt ist, dass ab einem bestimmten axialen Abstand der Ankerschei be 5 zur elektromagnetischen Spuleneinheit 6, d. h. ab einem bestimmten Verschleiß der Bremsscheiben 4, d. h. des Lamellen paketes, die Magnetkraft nicht mehr ausreicht, um die Anker scheibe 5 gegen die Federkraft der Druckfederanordnung 8 zu rückzuholen. Es ist somit kein Lüften der Bremse 2 mehr mög lich, so dass die Aufzugkabine in ihrer zuletzt abgebremsten Position stehen bleibt, bis die entsprechenden Wartungsarbei ten an der Bremse 2 zur Verschleißreduzierung ausgeführt sind. Ein Verschleiß entsteht insbesondere immer bei Notbrem sungen.The electromagnetic brake 2 is out as a multi-disk brake, which has a plurality of outer disks as brake disks 4 and inner disks lying between them. The disk packs forming the brake disks 4 can be acted upon in a generally known manner by an armature disk 5 , which is pressed axially against the disk pack by a compression spring arrangement 8 consisting of a plurality of compression springs. The ventilation of the brake, ie the axial retraction of the armature disc 5 against the spring force of the compression spring arrangement 8 , it is followed by an electromagnetic coil unit 6 . The basic structure of the electromagnetic brake 2 described so far is also already known, so that detailed explanations of the basic structure of the electromagnetic brake 2 can be dispensed with at this point. According to the invention, however, the electromagnetic coil unit 6 is designed in such a way that its magnetic force is so limited that from a certain axial distance of the armature plate 5 to the electromagnetic coil unit 6 , ie from a certain wear on the brake discs 4 , ie the disk pack, the magnetic force no longer is sufficient to bring back the armature disc 5 against the spring force of the compression spring arrangement 8 . It is therefore no longer possible to release the brake 2 , so that the elevator car remains in its last braked position until the corresponding maintenance work on the brake 2 is carried out to reduce wear. Wear always occurs in the case of emergency braking solutions.

In Fig. 2 sind die Kennlinien der Magnetkraft der elektromag netischen Spuleneinheit 6 und der Federkraft der Druckfeder anordnung 8 dargelegt, wobei in den Kennlinien die Kraft F über dem Lüftweg, d. h. dem Luftspalt L aufgetragen ist. Die Kennlinie K_E2 kennzeichnet die Magnetkraft der elektromagne tischen Spuleneinheit 6 im kalten Zustand und die Kennlinie K_E1 die Magnetkraft der elektromagnetischen Spuleneinheit 6 im warmen Zustand. Der kalte Zustand ist beim dargestellten Diagramm mit 20°C und der warme Zustand mit 110°C definiert. Die Federkraft der Druckfederanordnung 8 ist durch die kon stante Kennlinie K_D dargelegt. Wie anhand des Schaubildes er kennbar ist, ist bei Raumtemperatur der Bremse 2 bereits bei einem geringen Luftspalt von ca. 2,6 bis 2,7 mm die Magnet kraft der elektromagnetischen Spuleneinheit 6 nur noch genau so groß wie die Federkraft der Druckfederanordnung 8 - selbstverständlich jeweils betragsweise gesehen. Der Ver schleißluftspalt V befindet sich somit bei ca. 2,6 bis 2,7 mm. Ab diesem Verschleißluftspalt V ist die Magnetkraft der elektromagnetischen Spuleneinheit 6 bei Raumtemperatur gerin ger als die Federkraft der Druckfederanordnung 8, so dass kein Lüften der Bremse 2 mehr möglich ist. In warmem Zustand der Bremse 2 ist ein Lüften bereits bei einem wesentlich ge ringeren Verschleißluftspalt von ca. 1,5 mm nicht mehr mög lich. Die Bremse 2 blockiert somit im kalten Zustand wesent lich früher als dies bei üblichen elektromagnetischen Spulen einheiten des Standes der Technik der Fall wäre. Dort über steigt die Federkraft der Druckfederanordnung die Magnetkraft der elektromagnetischen Spuleneinheit erst in Luftspaltberei chen zwischen 3,5 und 4 mm. Bei einem solchen großen Lüftweg kann die Ankerscheibe jedoch bereits an dem die Innenlamellen tragenden Innenkörper der Bremse anschlagen, so dass keine ausreichende Bremswirkung durch die Ankerscheibe auf das La mellenpaket mehr übertragen werden kann. Hierdurch wird beim Stand der Technik die sichere Bremsfunktion stark beeinträch tigt.In Fig. 2, the characteristics of the magnetic force of the electromagnetic coil unit 6 and the spring force of the compression spring arrangement 8 are set out, with the force F being plotted over the air path, ie the air gap L, in the characteristics. The characteristic curve K _E2 denotes the magnetic force of the electromagnetic coil unit 6 in the cold state and the characteristic curve K _E1 the magnetic force of the electromagnetic coil unit 6 in the warm state. In the diagram shown, the cold state is defined at 20 ° C and the warm state at 110 ° C. The spring force of the compression spring arrangement 8 is shown by the constant characteristic curve K _D. As can be seen from the diagram, at room temperature the brake 2 is already at a small air gap of about 2.6 to 2.7 mm, the magnetic force of the electromagnetic coil unit 6 is only as large as the spring force of the compression spring assembly 8 - of course seen in each case. The wear air gap V is thus approximately 2.6 to 2.7 mm. From this wear air gap V, the magnetic force of the electromagnetic coil unit 6 at room temperature is lower than the spring force of the compression spring arrangement 8 , so that it is no longer possible to release the brake 2 . In the warm state of the brake 2 , ventilation is no longer possible even with a significantly smaller wear air gap of approximately 1.5 mm. The brake 2 blocks in the cold state Lich Lich earlier than would be the case with conventional electromagnetic coil units of the prior art. There, the spring force of the compression spring assembly increases the magnetic force of the electromagnetic coil unit only in air gap areas between 3.5 and 4 mm. With such a large air gap, the armature disk can already strike the inner body of the brake carrying the inner disks, so that a sufficient braking effect can no longer be transmitted through the armature disk to the disk pack. As a result, the safe braking function is severely impaired in the prior art.

Ein wesentlicher Punkt bei der erfindungsgemäßen Lösung ist es somit insbesondere, dass der maximal zulässige Verschleiß weg, den die Ankerscheibe gegenüber einem Luftspalt bei Inbe triebnahme der Bremse beim Einfallen und Lüften zusätzlich zurücklegt, so bemessen ist, dass ein Anschlagen der Anker scheibe 5 an stationären Bauteilen, wie in Fig. 1 insbesonde re an dem die Innenlamellen des Lamellenpaketes 4 tragende Innenkörper der Bremse 2, zuverlässig vermieden wird.An important point in the solution according to the invention is therefore in particular that the maximum permissible wear, which the armature disk also travels with respect to an air gap when the brake is activated when the brake is applied and released, is dimensioned such that the armature disk 5 strikes at a stationary position Components, as in Fig. 1 in particular re on the inner disks of the disk pack 4 carrying inner body of the brake 2 , is reliably avoided.

Die Begrenzung der Magnetkraft der elektromagnetischen Spu leneinheit 6 kann durch entsprechende Materialwahl des Spu lendrahtes, durch entsprechende Gestaltung der Spulendrahtdi cke und/oder der Windungszahl und/oder des Durchmessers der Spule der elektromagnetischen Spuleneinheit 6 erzielt werden. Falls die elektromagnetische Spuleneinheit 6 so ausgelegt werden soll, wie dies aus dem Stand der Technik bereits be kannt ist, so ist es möglich, die Magnetkraft dadurch zu be grenzen, dass der Spuleneinheit 6 entsprechende elektrische oder elektronische Steuermittel zur Begrenzung des Strom durchflusses, insbesondere entsprechende Strombegrenzungsein richtungen vorgeschaltet sind. Derartige Strombegrenzungsein richtungen sind dem Fachmann in Form von elektrischen oder elektronischen Bauteilen, Schaltungen und ähnlichem allgemein bekannt, so dass der Fachmann je nach Anwendungsfall auf die jeweils geeigneten Strombegrenzungsmittel zurückgreifen wird.The limitation of the magnetic force of the electromagnetic coil unit 6 can be achieved by appropriate choice of material of the coil wire, by appropriate design of the coil wire thickness and / or the number of turns and / or the diameter of the coil of the electromagnetic coil unit 6 . If the electromagnetic coil unit 6 is to be designed as is already known from the prior art, it is possible to limit the magnetic force in that the coil unit 6 corresponding electrical or electronic control means for limiting the current flow, in particular corresponding current limiting devices are connected upstream. Such current limiting devices are generally known to the person skilled in the art in the form of electrical or electronic components, circuits and the like, so that the person skilled in the art will use the appropriate current limiting means depending on the application.

Claims

1. Electromagnetic brake with at least one brake disc and with an armature disk, which can be pressed by a compression spring arrangement against the at least one brake disk, and with an electromagnetic coil unit for venting the armature disk against the spring force of the compression spring arrangement, characterized in that the electromagnetic Coil unit ( 6 ) is designed such that its maximum magnetic force from a wear air gap (V), the wear air gap (V) corresponds to the air gap when the brake ( 2 ) is started up plus the amount of wear defined as the maximum permissible than the spring force of the Druckfe deranordnung ( 8 ).

2. Electromagnetic brake according to claim 1, characterized in that the limited magnetic force of the coil unit ( 6 ) is created by a corresponding design of wire thickness and / or number of turns and / or diameter of a coil of the coil unit ( 6 ).

3. Electromagnetic brake according to claim 1, characterized records that the material of the coil wire towards the achieving, limited magnetic force is matched.

4. Electromagnetic brake according to claim 1, characterized in that the limited magnetic force is achieved by one of the coil unit ( 6 ) upstream current limiting device.