Industrielle Roboteranwendungen haben eines gemeinsam: Bewegte Lasten dürfen nach Ausschalten des Stroms, bei Stromausfall oder Not-Halt nicht unkontrolliert absinken oder abstürzen. Dafür sorgen Sicherheitsbremsen. Eine falsche Auswahl, Auslegung und Dimensionierung dieser Bremsen kann zu gravierenden Sach- und Personenschäden führen. Deshalb ist bereits bei der Auswahl der Bremsen ein kritischer Blick auf die technischen Produktdetails und das Leistungsspektrum des Anbieters unabdingbar.
Für Anwendungen aus dem Bereich Robotik sind Sicherheitsbremsen nach dem Fail-Safe-Prinzip die erste Wahl. Diese Bremsen sind im energielosen Zustand geschlossen und bringen das geforderte Bremsmoment also auch bei Not-Stopp, Stromausfall oder einer anderen Unterbrechung der Energieversorgung. Damit die Sicherheitsbremsen auch in Not-Stopp-Situationen ausreichend Reibarbeit leisten und Bewegungen mit definiertem Bremsmoment abbremsen, ist ein dafür entwickelter Reibbelag mit dazugehöriger Stahlgegenreibfläche erforderlich. Dieser Punkt sollte bei der Auswahl unbedingt mit dem Hersteller geklärt werden.
Anwendungsbedingungen genau prüfen
Vor der Auswahl ist es nötig, eine Applikationsprüfung durchzuführen und die Anwendungsbedingungen der Bremsen genau zu definieren. Anwender sollten deshalb aus den technischen Daten ihres Antriebs und der Antriebskonstellation möglichst exakt die Anforderungen an die Bremsen bestimmen. Dazu gehören neben einer Drehmoment-Unter- oder Obergrenze und den Umgebungstemperaturen beispielsweise auch die Anzahl der dynamischen Bremsungen oder spezielle Vorgaben zum Einbauraum. Unterstützung und Orientierungshilfe bietet hier etwa ein ausgereifter Standardbaukasten des Bremsenherstellers.
Sinnvolles Baukastenprinzip für verschiedene Einbausituationen
Ein sinnvolles Baukastenprinzip ermöglicht einen schnellen Überblick über die verschiedenen Lösungen. Gerade bei Servomotoren spielt die Baulänge häufig eine wichtige Rolle. Das bedeutet, schlanke Bremsen sind hier von Vorteil. Im Bereich der Leichtbauroboter kommt es zudem auf das Gewicht der Bremsen an. Roboter, die für die verschiedenen Arbeitsschritte oftmals wechselnde Positionen einnehmen, erreichen mit leichten Bremsen eine höhere Dynamik, schließlich müssen sie die Bremsen auch mitbewegen. Für diesen Einsatzbereich bieten sich leichtbauende Bremsen in Hohlwellen-Ausführung an, die speziell für die Integration in das Robotergelenk konzipiert sind.
Energieeffiziente Bremsen mit hoher Leistungsdichte
Neben dem geringen Gewicht ist es wichtig, dass die Bremsen extrem schnell schließen. Gleichzeitig müssen sie leistungsdicht und verschleißfest sein und sich durch eine hohe zulässige Reibarbeit bei dynamischen Bremsungen auszeichnen. Anwender sollten außerdem darauf achten, dass der Bauraum optimal ausgenutzt und möglichst viel Energie eingespart wird. Intelligente Ansteuerung der Bremsen und der Betrieb mit kurzzeitiger Übererregung und anschließender Spannungsabsenkung sorgt für effizienten Betrieb.
Zuverlässige Bremsen auch bei hohen Temperaturen
Werden die Roboterbremsen im Motor eingebaut, dann bevorzugt im A-Lagerschild, weil hier das Festlager sitzt und Temperaturdehnungen die Bremse nicht gravierend beeinflussen können. Bremsen renommierter Hersteller können aber ohne Einschränkung auch in der B-Lagerseite des Motors integriert werden. Denn Temperaturdehnungen und Lagerspiel haben hier keinen negativen Einfluss auf die Funktion und Zuverlässigkeit der Bremsen. Alternativ können Anwender bei diesen Herstellern auch auf Anbaubremsen zurückgreifen, die modular an den Motor angefügt werden.
Kurze Schaltzeiten über die Lebensdauer und intelligentes Bremsenmonitoring
Für die Sicherheit von Mensch und Maschine sind kurze Anhaltewege wichtig. Entscheidend für den Bremsweg sind dabei die Schaltzeiten der Bremse. Denn in der Zeit des freien Falls bis die Bremse schließt und die Verzögerung einsetzt, beschleunigt sich die Masse zusätzlich – unter Umständen so extrem, dass die zulässigen Werte der Bremse überschritten werden. Anwender sollten daher bei der Auswahl der Sicherheitsbremsen auf möglichst kurze, verifizierte Schaltzeiten achten – und auch darauf, dass diese Schaltzeiten über die gesamte Lebensdauer der Bremse eingehalten werden. Hier sind Monitoring-Lösungen wichtig (siehe Kasten).
Kontakt:
Chr. Mayr GmbH + Co. KG
Eichenstr. 1
87665 Mauerstetten
Tel. +49 8341 8040
Im Überblick
Bereits bei der Auswahl der Bremsen für Roboter ist ein kritischer Blick auf die technischen Produktdetails und das Leistungsspektrum des Anbieters unabdingbar.
Roba-brake-checker: Sensorloses, vernetztes Bremsenmonitoring für eine effiziente und vorausschauende Maschinenwartung.Bild: Mayr
Intelligentes Monitoring für jede Bremsengröße
Bislang waren Servobremsen für Roboter aufgrund der kleinen Luftspalte gar nicht überwachbar. Mit dem Roba-brake-checker bietet Mayr Antriebstechnik dafür jetzt eine Lösung. Das Modul versorgt Bremsen nicht nur, sondern überwacht sie auch. Es erkennt die Bewegung der Ankerscheibe und weiß, in welchem Zustand sich die Bremse befindet. Der Roba-brake-checker leistet neben der Überwachung von Schaltzustand und kritischer Spulentemperatur auch eine präventive Funktionsüberwachung auf Verschleiß, Funktionsreserve und Fehler. Außerdem kann er Daten zu Schaltzeit, Strom, Spannung, Widerstand, Leistung und relativem Anzugsstrom liefern. Damit sind auch Verläufe auswertbar, Auffälligkeiten im Bearbeitungsprozess lassen sich schnell erkennen und somit Schlüsse aus komplexen Zusammenhängen ziehen. Wartung wird planbar und durch die permanente Inspektion kosteneffektiv. Der Anlagenbetreiber oder -hersteller kann die Wartung gezielt und abgestimmt auf seinen Arbeitsprozess vornehmen. Darüber hinaus ist auch die Integration in Fernwartungssysteme möglich.
