阅读说明：本技术 能够电磁操纵的弹簧力制动器和驱动系统 (Electromagnetically actuable spring force brake and drive system ) 是由 C·诺伊曼 于 2018-07-03 设计创作，主要内容包括：本发明涉及一种能够电磁操纵的弹簧力制动器(1)，其具有用于操纵所述弹簧力制动器(1)的电线圈(19)和能够与轴连接的制动转子(15)，其中所述弹簧力制动器(1)具有以弹簧力作用的制动元件(14)，所述制动元件用于闭合所述弹簧力制动器(1)而将所述制动转子(15)朝制动配对元件(10)挤压。所述弹簧力制动器(1)通过锁止元件(16)、特别是夹紧环保持在预安装状态，该锁止元件与用于将所述弹簧力制动器(1)紧固在装置、尤其紧固在驱动系统上的紧固元件(17)、特别是螺钉配合作用。(The invention relates to an electromagnetically actuable spring force brake (1) having an electrical coil (19) for actuating the spring force brake (1) and a brake rotor (15) that can be connected to a shaft, wherein the spring force brake (1) has a brake element (14) that acts with a spring force for closing the spring force brake (1) and pressing the brake rotor (15) against a brake counterpiece (10). The spring force brake (1) is held in the pre-mounted state by means of a locking element (16), in particular a clamping ring, which interacts with a fastening element (17), in particular a screw, for fastening the spring force brake (1) to a device, in particular to a drive system.)

能够电磁操纵的弹簧力制动器和驱动系统

技术领域

本发明涉及一种可电磁操纵的弹簧力制动器和一种具有可电磁操纵的弹簧力制动器的驱动系统以及一种用于安装电磁的弹簧力制动器的方法。可电磁操纵的弹簧力制动器具有用于操纵制动器的电线圈。线圈产生磁场，该磁场作用到可移动的制动元件上。对于所述类型的制动器而言，制动器通过电场对可移动的制动元件的作用而被打开或释放。在这种情况下，所述制动器也称为电磁释放的弹簧制动器。与基于电磁力闭合和相关的制动器相比的优点是，电磁释放的弹簧力制动器在失效时包括辅助能量，出于安全原因这在许多应用情况中是期望的。

背景技术

对于制动器的功能发挥而言所必要的摩擦力在此通过以下方式产生，即制动元件包括轴，将可与轴抗扭地(Verdrehsteif)连接的制动转子朝制动配对元件挤压。也称为电枢盘的制动元件、制动转子和制动配对元件为此优选地配备有合适的摩擦衬片。在电磁释放的弹簧力制动器的情况下，制动元件将转子朝制动配对元件挤压的力通过弹性元件产生。这些弹性元件例如可以是压力弹簧、特别是螺旋压力弹簧。

所述类型的弹簧力制动器通常利用紧固元件安置在装置上。在此，弹簧力制动器常常形成驱动系统的组成部分。

在此通常这样，即，用于将弹簧力制动器紧固在装置上的紧固元件同时将制动器共同保持在其安装状态下。应理解的是，可以具有多个实现该功能的紧固元件。

在这种制动器中，安装通常是费事的，因为弹簧力制动器在这样一种状态中提供，在该状态中弹簧力制动器不能作为一件式的物体进行操作。必须将多个部件同时引入到期望的安装位置并且随后利用紧固元件进行紧固。替代地，制动器可以通过包围弹簧力制动器的附加的元件(比如带)保持在一起。这些附加的元件必须在安装制动器时移除，这同样意味着额外的工作。

发明内容

因此，本发明的任务在于，提出一种弹簧力制动器或一种具有弹簧力制动器的驱动系统以及一种用于安装弹簧力制动器的方法，能够实现更简单地安装弹簧力制动器。

该任务通过具有独立权利要求的特征的一种弹簧力制动器、一种驱动系统和一种用于安装弹簧力制动器的方法来实现。从属权利要求的特征涉及有利的实施方式。

该任务尤其是这样来实现，即，弹簧力制动器通过锁止元件在预安装状态中保持在一起，该锁止元件与用于将弹簧力制动器紧固在装置上的紧固元件配合作用。

以这种方式与紧固元件配合作用的锁止元件能够实现将制动器保持在一起，从而，在最好的情况下，所述制动器能够作为一件式的物体***作，直至完成弹簧力制动器在装置上的安装。

紧固元件例如可以是螺钉。优选地平行于制动器的轴线定向。

通过锁止元件可以将制动配对元件保持在弹簧力制动器上的期望位置。由此能够实现这样一种有利的结构，其中，特别是制动元件和/或制动转子布置在制动器的壳体之间，所述壳体尤其容纳弹簧元件和/或电线圈。在这些情况下，可以通过将制动配对元件紧固在弹簧力制动器上来实现稳定的、一件式的结构。

锁止元件可以将夹紧力施加到紧固元件上，该夹紧力尤其是在预安装状态下防止锁止元件在紧固元件上不期望地移动。这样将锁止元件固定在紧固元件上是尤其有利的，因为这允许通过克服夹紧力使得锁止元件在紧固元件上移动。这使得能够简单地将弹簧力制动器转换到如下预安装状态中，在该预安装状态中将锁止元件推到紧固元件上。

当紧固元件是螺钉时，这是特别有利的。锁止元件则位于螺钉的螺纹上，由此，特别地，在锁止元件与紧固元件之间产生良好构建的力和/或形状配合。

另一种有利的实施方式提供制动配对元件的暂时连接。这尤其对于如下情况是有意义的，即，首先例如为了运输而预安装弹簧力制动器，然而制动配对元件在制动器上的最终固定仅在制动器例如紧固在驱动单元上时才进行。例如，如果用于紧固弹簧力制动器的紧固元件同样引起制动配对元件的紧固，则可以是这种情况。

这例如可以通过如下方式实现，即，制动配对元件通过锁止元件保持在其期望的或预安装的位置。锁止元件例如可以是夹紧环、夹紧盘、不可拆卸盘和/或O形环。

在此，锁止元件优选与紧固元件、像比如与螺纹销和/或螺钉配合。根据一种特别优选的实施方式，紧固元件与锁止元件配合作用，用于将制动器例如紧固在驱动单元上。紧固元件例如为了能够实现运输而优选穿过壳体、间隔元件和制动配对元件并且分别利用锁止元件来锁止。在最终将弹簧力制动器例如安装在驱动单元上时，利用紧固元件来紧固弹簧力制动器。锁止元件在必要时能够移除。

线圈与轴同轴地布置，利用该线圈可以产生用于操纵弹簧力制动器的电磁场。线圈在此位于如下容纳空间中，该容纳空间布置在壳体中。在此，容纳空间包围壳体的内部壳体区域并且又被壳体的外部壳体区域包围。在其沿垂直于轴的剖切面的旋转轴线的横截面中，根据现有技术的容纳空间可以具有呈圆环的造型的横截面。

容纳空间的横截面的与圆环形状不同的形状使得，外部壳体区域具有如下一些区域，这些区域在径向方向上具有不同的材料厚度。具有较大材料厚度的区域于是可以用于在那里布置弹簧力制动器的元件。通过这种方式，可以总体上降低外部壳体区域的材料厚度和/或投影面积。由此提供更好的磁边界条件。

特别优选地，容纳空间或者容纳空间的横截面在垂直于轴的旋转轴线的剖切面中具有近似多边形的形状。近似多边形的形状在本文中尤其理解为如下形状，在所述形状中多边形的边和/或角具有弯曲度。在此，所述弯曲度用于一方面避免在多边形的角的区域中的线圈绕组的过小的半径，另一方面在尽可能优化的磁特性和/或尽可能好地利用安装空间方面优化线圈在外部壳体区域和内部壳体区域之间的走向。

特别优选地，容纳空间的横截面可以具有近似三角形的形状。三角形是与圆形形状偏差最大的多边形。因此，近似三角形的形状能够实现横截面与圆形形状的特别大的偏差。由此可以实现外部壳体区域的材料厚度的相应大的变化。

上述用于形成容纳空间或容纳空间的横截面的实施方案同样涉及到内部壳体区域和/或外部壳体区域的面的几何设计，这些面在径向方向上向内或向外限定容纳空间。有利地，这些面的垂直于轴的旋转轴线的横截面同样具有近似多边形的形状。

优选地，这样得到一种设计，对于所述设计而言容纳空间和/或内部壳体区域的沿径向方向限定容纳空间的面和/或外部壳体区域的沿径向方向限定容纳空间的面沿圆周方向具有不同程度的弯曲度。在此，具有较大和较小的弯曲度的区域优选地在容纳空间的或面的沿圆周方向的走向上分布。在此优选地，具有较大弯曲度的区域和具有较小弯曲度的区域交替。

通过使用不同程度弯曲的区域，优选实现，外部壳体区域在容纳空间和/或面的较大弯曲的区域中比在容纳空间和/或面的较小弯曲的区域中构造得更薄。优选地，用于连接元件的容纳部和/或用于弹性元件的容纳部为了产生制动力和/或间隔元件可以布置在容纳空间的较小弯曲的区域的和/或外部壳体区域的面的区域中。

容纳空间和/或内部壳体区域的在径向方向上限定容纳空间的面和/或外部壳体区域的限定容纳空间的面优选具有至少基本上旋转对称的设计，其中轴的旋转轴线作为旋转对称轴线。这种设计产生相对均匀的电磁场分布。在此，基本上旋转对称的设计尤其应理解为，大部分容纳空间或面旋转对称地构造。在各个位置上，该设计可以不同于旋转对称性，例如以便设置用于电导线的穿引部。这种微小的偏差对电磁场的特性没有实际上重要的影响。

优选地，内部壳体区域包围用于引导轴穿过的轴穿引部。轴穿过内部壳体区域的穿引部能够实现制动器例如布置在驱动单元上，其中制动器以其壳体指向驱动单元地容纳在该驱动单元上。可以理解的是，制动配对元件也可以具有轴穿引部。由此同样产生相应的安装可能性。

内部壳体区域和外部壳体区域可以彼此一体式地实施。这尤其能够实现，在成型工艺中共同地制造内部和外部壳体区域。由此也得到制动器的壳体的简单的结构。

内部壳体区域和/或外部壳体区域、特别优选一体式的内部壳体区域和外部壳体区域优选由烧结的材料制成。利用烧结的材料可以以特别有利的方式呈现前述根据本发明的容纳空间和内部和/或外部壳体区域的有利的设计方案。尤其可以接近最终形状并且由此成本低廉地进行制造。

为了在制动配对元件(其例如可为冲压的构件)与壳体之间形成间距，弹簧力制动器优选地具有间隔元件、特别优选地为多个间隔元件。间隔元件用于在制动配对元件和壳体之间形成如下间距，制动转子和制动元件能够以该间距布置。这些间隔元件的长度也确定制动元件在制动器打开和/或闭合时所经过的行程的长度。该行程的长度也被称为制动器的气隙。该气隙会随着制动器不断磨损而改变，尤其是在制动器的摩擦衬片不断磨损时发生改变。

优选地，一个或多个间隔元件模制到壳体、尤其外部壳体区域上。模制的间隔元件尤其是理解为这样一种间隔元件，该间隔元件在连续的和材料统一的过渡部中过渡到壳体或壳体区域中，即与壳体或壳体区域一体式地构造。这可以特别有利地通过以烧结工艺共同制造壳体或壳体区域和间隔元件来实现。

所述间隔元件能够以有利的方式在内部具有用于容纳紧固元件的空腔。空腔例如可以是钻孔。然而，也可以有利地例如在烧结工艺的范围内，在形成间隔元件时已经形成空腔。

在这种情况下，特别有利的是将空腔设计为锥形。锥形的空腔尤其适合于容纳螺钉，所述螺钉在***到间隔元件中时将容纳螺钉的螺纹本身切削到间隔元件的材料中。这种螺钉的使用同样允许特别成本有效的安装。

特别有利的是，所述间隔元件的指向轴的、对所述空腔进行限定的区域具有比所述间隔元件的从所述轴指向远离的、对所述空腔进行限定的区域更小的材料厚度。替代地和/或另外地，空腔也可以朝向轴敞开。这增大了制动转子的可能的直径和/或制动元件的有效摩擦面，否则其结构尺寸与制动器相同。这些元件的较大的直径能够实现较高的制动作用。

驱动系统优选地可以是用于驱动卷闸(Rolltor)的驱动系统、遮阳保护驱动装置或医学技术中的驱动装置，像比如用于手术台调节的伺服驱动装置或用于电梯或升降机的门驱动装置或仓库和输送技术中的驱动装置。此外，也考虑用于无驾驶员的运输系统的行驶驱动装置，同样考虑用于驻车机器人的驱动装置、例如在制药工业中的计量驱动装置、例如用于规格调整的伺服驱动装置、特别是用于书籍装订机或木材加工机或其他工业驱动装置的伺服驱动装置、印刷机、纺织机、捆扎机、测量和检查机、包装机、用于贴标签的机器、活动锯、以及纸张、纺织物、食品、半导体、木材和艺术品工业的机器中的驱动装置。

这种驱动系统具有如下驱动单元，弹簧力制动器与该驱动单元连接或者说弹簧力制动器紧固在该驱动单元上。驱动单元尤其可以是马达、如电动机，或者是传动机构。驱动单元在此具有通过弹簧力制动器制动的轴。制动转子与该轴抗扭地连接。

现在，用于将弹簧力制动器安装在装置上、特别是安装在驱动系统上的方法尤其是提供了，首先将弹簧力制动器转换到预安装状态，在该预安装状态，弹簧力制动器通过与用于将弹簧力制动器紧固在装置上的紧固元件配合作用的锁止元件保持在一起。在此，尤其可以涉及前面描述的弹簧力制动器。稍后，弹簧力制动器利用紧固元件安装在所述装置上。

特别地，当将弹簧力制动器转换到预安装状态时，可以克服锁止元件的机械阻力。在此，锁止元件可以经历弹性变形。例如，当锁止元件在转换到预安装状态时被推到紧固元件上，其中锁止元件变形、尤其伸展并且因此产生弹性的、作用到紧固元件上的反作用力时，就是这种情况。

弹簧力制动器转换到预安装状态例如可以在压力机中进行。压力机尤其用于使锁止元件与紧固元件连接。使用压力机的优点首先在于，使用压力机使弹簧力制动器快速地转换到预安装状态成为可能。压力机可以在此作用于制动配对元件和/或锁止元件。

预安装的制动器现在可以在预安装状态下例如被支承和/或运输。稍后，制动器则根据其目的安装在装置、例如驱动系统中。在此，优选地构成如下空腔，在所述空腔中容纳锁止元件。这使得制动器的和装置的贴靠面能够相互接触并且优选地平坦地相互贴靠。这些接触面例如可以是法兰或其贴靠面。以这种方式，制动器可以安装在限定的位置中。容纳锁止元件的空腔在此能够实现进行该平面接触并且因此实现制动器的位置精确安装，其中锁止元件同时能够保持在紧固元件上。因此，利用紧固元件进行的安装能够如在没有在制动器和装置之间构造相应的空腔的情况下强制经过间距的锁止元件不存在那样进行。因此，没有必要在制动器最终安装之前移除锁止元件。

附图说明

下面借助于图1至10示意性地详细解释本发明。

图1示出了根据本发明的示例性弹簧力制动器的壳体的示意性透视图；

图2示出了图1中所示出的壳体的示意性俯视图；

图3示出了根据本发明的为运输而预安装的制动器的示意性的横截面视图；

图4示出了图3的制动器在安装状态下的示意性横截面视图；

图5示出了根据本发明的为运输而预安装的制动器的另一示意性的横截面视图；

图6示出了图5的制动器在安装状态下的示意性横截面视图；

图7示出了另一示例性弹簧力制动器的分解视图；

图8示出了图7中所示出的弹簧力制动器的壳体；

图9示出了处于装置上的安装状态和预安装状态的示例性的弹簧力制动器，其中，弹簧力制动器在壳体侧安装到该装置上；

图10示出了在图9中示出的制动器，该制动器在图10中示出的情况下以制动配对元件在前的方式安装在装置上。

具体实施方式

在附图中示出的弹簧力制动器1例如具有壳体2。壳体2在所示出的示例中以有利的方式一体式地构造并且具有内部壳体区域3和外部壳体区域4。内部壳体区域3和外部壳体区域4优选地形成共同的烧结体。

在这两个示例性壳体2中，外部壳体区域4包围容纳空间5，该容纳空间用于在相应的壳体2的内部容纳电线圈19。在两个示例性壳体2的情况下，容纳空间5又包围内部壳体区域3。在这两种情况下，内部壳体区域3包围用于穿引轴的轴穿引部6。

如在所示出的两种情况下，容纳空间5可以具有以轴的旋转轴线X作为旋转对称轴线的旋转对称的设计。这同样适用于内部壳体区域3的沿径向方向对容纳空间5进行限定的面7和外部壳体区域4的沿径向方向对容纳空间5进行限定的面8。

在所示出的示例中，以有利的方式，容纳空间5、面7和面8在垂直于轴的旋转轴线X的剖切面中具有近似于多边形、即优选为三角形的形状。在此，有利地，不仅与多边形的边相应的区域而且与多边形的角相应的区域具有弯曲度。与多边形的边对应的区域具有比与多边形的角对应的区域更小的弯曲度。具有较小弯曲度的区域和具有较大弯曲度的区域以特别有利的方式在圆周方向上彼此交替。

在所示出的示例中，外部壳体区域4在容纳空间5和面7和8的更大弯曲度的区域的区域中实施成更薄壁的或者在径向方向上具有比在容纳空间5和面7和8的更小弯曲度的区域的区域中更小的材料厚度。

根据本发明的弹簧力制动器1的示例性的壳体2具有间隔元件9，该间隔元件用于提供在制动配对元件10和壳体2之间的间距。此外，壳体2具有用于产生制动力的弹性元件的容纳部11。在所示出的示例中，间隔元件9和容纳部11优选布置在外部壳体区域4的区域中，在所述区域中，面8和容纳空间5具有比在其他区域中更小的弯曲度。

在图1和图2所示出的示例中，间隔元件9具有用于容纳紧固元件的空腔12。空腔12以有利的方式设计成锥形。优选地，空腔12实施成朝向轴敞开。

在图3中示出了根据本发明的示例性的弹簧力制动器1，其制动配对元件10通过锁止元件16保持在其期望的位置，所述锁止元件与用于紧固弹簧力制动器1的紧固元件17配合作用。通过这种方式，示例性的弹簧力制动器1被临时预安装。这种状态便于弹簧力制动器1的运输以及便于其在装置18上的最终安装。锁止元件16以优选的方式构造为不可拆卸盘。

图4示出了在图3中以临时预安装状态示出的根据本发明的示例性的弹簧力制动器1如何安装在装置18上。这在所示出的示例中可以有利地这样实现，即，弹簧力制动器1借助于在所示出的示例中设计为螺钉的紧固元件17紧固在装置18的相应的紧固配对元件(在所示实施例中优选为合适的螺纹)中。在所示出的示例中，在此以有利的方式使锁止元件16保持在紧固元件17上。锁止元件16作为夹紧环的有利设计允许，例如设计为螺钉的紧固元件17旋入到为此设置的螺纹中，其中，夹紧环必要时在螺钉的螺纹上滑动并且因此实现螺钉的旋入。

在图3和图4所示出的示例中，示例性的弹簧力制动器1这样紧固在驱动单元18上，使得制动配对元件10指向远离驱动单元18。替代地，可以以图5所示出的方式预安装弹簧力制动器1。通过以这种方式进行预安装，弹簧力制动器1优选适于以图6所示出的方式安装在装置18上。在此，制动配对元件10指向装置18。

根据图7中的分解图可以清楚地看到，制动器的组成部分至少主要地在弹簧力制动器1的轴向方向上可以接合在一起。通过这种结构上设计方案结合根据本发明的用于将制动器转换到预安装状态的方法，能够非常快速并且由此非常经济地制造预安装的弹簧力制动器。

此外，在该示例中所示出的弹簧力制动器1在模制到壳体2上的间隔元件9与壳体2、尤其外部壳体区域4之间的过渡部的区域中具有沉割部(Freistich)24。该沉割部24用于，当制动器1处于完全释放的状态时，制动元件14可以平坦地贴靠在壳体2的贴靠面25上，而不会由于在间隔元件9和壳体2之间的过渡部的区域中的倒圆而导致制动元件14不能平坦地贴靠在面25上。这尤其在间隔元件9用作在制动器1打开和/或闭合时使得制动元件14运动的引导部时是重要的。在这种情况下，制动元件14在制动器1打开时必须同时贴靠在间隔元件9和贴靠面25上。空腔12可以如在所示出的示例中那样设计为阶梯孔。

在图9和图10中示出了如何将预安装的弹簧力制动器1安装到装置18上。在所示出的示例中，在将制动器1转换到预安装状态时确定安装的方向。在图9所示出的示例的情况下，紧固元件17从制动配对元件10起被***到弹簧力制动器1中，锁止元件16从壳体侧起被推到紧固元件17上。因此产生在图15中右侧示出的预安装状态。在安装在装置18上时，壳体2贴靠在装置18上。在壳体和装置之间构造有如下空腔26，锁止元件16可以保持在该空腔中，而不妨碍在壳体2和装置18之间的平坦的贴靠。

在图10所示出的安装情况下，紧固元件17沿相反的方向、即从弹簧力制动器1的壳体侧起被***到弹簧力制动器1中，锁止元件16从制动配对元件10的一侧起推到紧固元件17上。如此产生的预安装的制动器而后可以如在图10中左边示出的一样安装到所述装置18上。锁止元件16在该示例中也有利地通过空腔26予以容纳。

在图9和图10所示出的示例中，空腔26以特别有利的方式设计为制动配对元件10和/或壳体2中的凹陷部20、特别是下沉部。由此，它们一方面能够用于容纳紧固元件17的、尤其螺钉头的相应设计的端部，同时它们能够提供容纳锁止元件16的空腔26。

特别有利的是，根据本发明的弹簧力制动器1不仅在制动配对元件10的表面的区域中而且在壳体2的表面的区域中分别具有凹陷部20。在将弹簧力制动器1安装在装置18上时，每个凹陷部20可以形成如下空腔26，在其中可以容纳锁止元件16。以此方式，旨在用于图9中示出的安装变型方案的弹簧力制动器1和旨在用于图10中示出的安装变型方案的弹簧力制动器1可以至少基本上由相同的部件组成。首先在将弹簧力制动器1转换到预安装状态时确定，相应的预安装的弹簧力制动器1适合于并且确定用于哪种安装变型方案。

附图标记列表

1 弹簧力制动器

2 壳体

3 内部壳体区域

4 外部壳体区域

5 容纳空间

6 轴穿引部

7 内部壳体区域的面

8 外部壳体区域的面

9 间隔元件

10 制动配对元件

11 容纳部

12 空腔

13 弹簧

14 制动元件

15 制动转子

16 锁止元件

17 紧固元件

18 装置

19 电线圈

20 凹陷部

24 沉割部

25 贴靠面

26 空腔

X 旋转轴线