Bremsenbaureihe für vertikale Achsen in Montageeinrichtungen und Handling-Systemen

Gefahr gebannt

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Verantwortungsbewusstes Risikomanagement und einige Unfälle in Anlagen mit vertikalen Achsen haben bei Maschinenherstellern und Anwendern zu einer sehr kritischen Betrachtung bestehender Anlagenkonzepte geführt. Gleichzeitig stellten auch die Berufgenossenschaften fest, dass von schwerkraftbelasteten Achsen eine enorme Gefahr ausgehen kann, wenn die heute verwendeten Bremsen versagen. Neue Bremssysteme schließen diese Sicherheitslücke.

Der Fachausschuss Maschinenbau, Fertigungssysteme, Stahlbau hält in seinem Informationsblatt „Schwerkraftbelastete Achsen“ fest, dass eine im Servomotor eingebaute Permanentmagnet-Bremse alleine keine ausreichende Sicherheit bietet. Durch mechanischen Verschleiß oder Verölen könne es dazu kommen, dass das Nennhaltemoment der Bremsen unterschritten wird.

Darüber hinaus gibt es weitere Ursachen, die zu einem Versagen der häufig in Servomotoren eingesetzten Permanentmagnet erregten (PM) Bremsen führen können. PM Bremsen erzeugen ihre Bremskraft mit Permanentmagneten und reagieren entsprechend empfindlich auf Wärme. PM-Bremsen sind in erster Linie für Haltefunktionen ausgelegt. In Notaus-Situationen müssen Bremsen jedoch sehr hohe Reibarbeiten aufnehmen. Aber auch hohe Betriebstemperaturen – in Servomotoren nicht ungewöhnlich – können zu Fehlfunktion der Bremsen führen oder die Bremsmomente reduzieren.
Permanentmagnetbremsen in Servomotoren sind heute bezogen auf die Motorleistung häufig unterdimensioniert. Trotz der unverkennbaren Schwachstellen werden diese Bremsen in aller Regel auch keiner permanenten Funktionsüberwachung unterzogen und stellen somit ein unkalkulierbares Sicherheitsrisiko dar. Deshalb hat Mayr Antriebstechnik verschiedene neue Bremssysteme für Vertikalachsen auf den Markt gebracht, die diese Sicherheitslücke schließen.
Sicherheitslücke schließen
Die Bremssysteme unterscheiden sich grundlegend in ihrem technischen Aufbau. Speziell für die Applikation in Vertikalachsen wurden die Baureihen „Roba-topstop“, „Roba-linearstop“ und „Roba-pinionstop“ entwickelt und zum Patent angemeldet. Die „Roba-linearstop“ ist auf die hohen dynamischen Anforderungen von Linearmotorachsen zugeschnitten und lässt sich auch in bestehende Anlagen einfach integrieren oder nachrüsten. Im Gegensatz zu anderen auf dem Markt angebotenen Linearbremssystemen muss diese Bremse z. B. bei Linearmotorachsen nicht mit dem Schlitten mitfahren. Damit vereinfacht sich die Zuführung der Versorgungsleitungen. Die Bremse kann mit einem stehenden Maschinenteil verschraubt werden. Mit dem Schlitten des Linearantriebs ist eine zylindrische Stange verbunden, die durch die zentrale Bohrung der Bremse geführt wird. Die „Roba-linearstop“ wird hydraulisch gelüftet und arbeitet wie alle anderen „Roba-stop“- Bremsen auch nach dem Fail-Safe-Prinzip. Die „Roba-pinionstop“ ist ein einbaufertiges Modul mit Ritzelwelle, das als eigenständiges Bremssystem an beliebiger Stelle direkt in die Zahnstange eingreift und im stromlosen Zustand geschlossen ist. Auch diese Sicherheitsbremse bietet so hohe Sicherheit bei Stromausfall und Not-Aus sowie bei Montage- und Wartungsarbeiten. Durch Einsatz einer zweiten „Roba-pinionstop“ oder durch eine zusätzliche Bremse am Servomotor lassen sich einfach redundante Bremssysteme realisieren.
Kritische Gefährdungssituationen
Die größte Einsatzbreite haben die neuen „Roba-topstop“-Bremsen. Diese Baureihe sichert alle kritischen Gefährdungssituationen ab, die beim Betrieb von Vertikalachsen auftreten können, beziehungsweise in der DIN EN 954–1, Kategorie 1–3 definiert sind. „Roba-topstop“-Bremssysteme gewährleisten volle Sicherheit, auch wenn der Servomotor z. B. bei Wartungsarbeiten abgebaut wird. Diese Funktion kann eine im Motor integrierte Bremse natürlich nicht bieten, da sie mit abgebaut wird. Die Bremsmomente können bei „Roba-topstop“-Bremssystemen mit ausreichenden Sicherheiten gewählt werden. Eine integrierte Funktionsüberwachung mit Signalgabe informiert permanent über den Zustand der Bremse. Diese Sicherheitsfunktion sucht man bei Motorbremsen vergeblich. Ein weiterer Vorteil ist die vollkommene Kapselung der „Roba-topstop“. Sie bietet reichlich Widerstand gegen das Eindringen von Fett, Öldämpfen und Kühlschmiermitteln. Durch den modularen Aufbau des Systems lassen sich ganz unterschiedliche Ausführungen kreieren.
Die Einkreisbremse mit gelagerter Abtriebswelle kann direkt ohne konstruktiven Zusatzaufwand in bestehende Antriebe integriert oder nachgerüstet werden. Die abtriebsseitigen Bremsenflansch-Anschlussmaße und die Abmaße der Welle entsprechen den Servomotor-Anschlussmaßen. Über die kugelgelagerte Bremsenwelle können Querkräfte aufgenommen werden. Damit ist der Anbau von Riemenrädern und somit auch der Einsatz in riemengetriebenen Antriebssystemen problemlos möglich.
Die Einkreisbremse mit integrierter steckbarer Wellenkupplung ist speziell für direkten Anbau an Kugelgewindespindeln konzipiert.
Integrierte Wellenkupplung
Die im Bremsengehäuse integrierte Wellenkupplung der Baureihe „Roba-ES“ gleicht axialen, radialen und winkligen Wellenversatz aus. Der Einsatz dieser „Roba-topstop“-Variante macht separate Kupplungslaternen und Wellenkupplungen überflüssig. Ein Antriebsstrang mit diesem Bremssystem baut nur unwesentlich länger als eine gängige Achse mit Servomotor und herkömmlichen Kupplungsgehäuse-Ausführungen. Die Einkreisbremse mit Wellenkupplung und eingebauter „EAS-smartic“-Sicherheitskupplung bietet sicheren Halt der Achse, zuverlässigen Überlastschutz und somit maximalen Schutz für Mensch und Maschine. Bei Überschreiten des eingestellten Grenzdrehmoments rastet die Sicherheitskupplung aus, das Antriebsdrehmoment fällt sofort ab. Ein integrierter induktiver Schalter signalisiert die Überlast. Die Bremse fällt ein, der Antrieb wird abgeschaltet. Auch bei ausgerasteter Kupplung wird die schwerkraftbelastete Achse sicher gehalten. Die redundante Zweikreisbremse mit gelagerter Abtriebswelle ist mit zwei unabhängig voneinander wirkenden Bremskreisen ausgestattet. Jeder Bremskreis ist für sich elektrisch ansteuerbar. Entsprechend den Einkreisbremssystemen wird der Betriebszustand jedes Bremskreises separat abgefragt und signalisiert. Somit erfüllt dieses redundante Bremssystem alle Anforderungen der Gefährdungskategorie 3.
Die Bremsmodule wurden für spezielle kundenspezifische Anbausituationen konzipiert. Entsprechend den jeweiligen Gegebenheiten können diese Bremsen direkt auf einen schon vorhandenen Reibflansch montiert oder auch mit einem auf die Anwendung abgestimmten Anbauflansch geliefert werden. Dabei lässt sich das Bremsmodul mit den Klemmnabenwellen und „Roba-ES“-Wellenkupplungen bestücken oder auch mit speziellen Kupplungskonstruktionen optimal an vorhandene Konstellationen anpassen.
Halle 6, Stand 6329
Bremsen für Vertikalachsen KEM 458
Bremsen für Linearmotorachsen KEM 459

Sicherheitsbremsen
Fachausschuss Informationsblatt Schwerkraftbelastete Achsen
Motek, 24. Intenrationale Fachmesse für Handhabungs- und Montagetechnik
VDMA-e-market Bremsen
2 Anbieter Permanentmagnet-Bremsen in Wer liefert was?
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