Unterschiedliche Wirkprinzipien erleichtern die Auswahl:

Roboter sicher bremsen

Bei jedem Robotereinsatz steht auch der Sicherheitsaspekt im Raum. Schließlich dürfen auch bei einem Steuerungs- oder Stromausfall weder Menschen noch Investitionsgüter durch irreguläre Bewegungsabläufe zu Schaden kommen. Bild: zoramn - iStockphoto

Der Robotermarkt boomt. Der Bestand der in Fabriken eingesetzten Roboter wird sich in den nächsten zwei Jahren mehr als verdoppeln, so schätzte der Branchenverband International Federation of Robotics (IFR) in seinem letzten Jahresbericht. Das rasant wachsende Modellangebot erweitert zudem die Einsatzmöglichkeiten und erlaubt es zunehmend auch kleineren Unternehmen, ihren Betrieb ohne großen Aufwand weiter zu automatisieren. Allerdings steht bei jedem Robotereinsatz auch der Sicherheitsaspekt im Raum. Schließlich dürfen auch bei einem Steuerungs- oder Stromausfall weder Menschen noch Investitionsgüter durch irreguläre Bewegungsabläufe zu Schaden kommen. Elektromagnetische Bremsen sind hierfür bestens geeignet, zumal unterschiedliche Funktionsprinzipien, Baugrößen und Leistungsklassen sicherstellen, dass sich für die verschiedenen Roboterapplikationen stets die passenden Sicherheitsbremsen finden lassen.

Gründe für den wachsenden Robotereinsatz gibt es viele. Mitarbeiter werden von wiederkehrenden oder anstrengenden und gesundheitsbelastenden Tätigkeiten entbunden. Zudem lassen sich Arbeitsplätze ergonomischer gestalten. Produktionsbedingungen und -mengen werden besser planbar. Durch Erhöhung der Produktvielfalt und Individualisierung steigern Roboter zudem die Produktivität. Da allerdings Menschen zunehmend mit sogenannten kollaborativen Robotern „zusammenarbeiten“ also miteinander interagieren, steigt der Bedarf an Sicherheitstechnologie, um Verletzungen durch Kollisionen zu vermeiden, vor allem auch dann, wenn Steuerungstechnik oder gar die Stromversorgung ausfallen sollten. Elektromagnetische Bremsen sind dann meist das Mittel der Wahl. Als Sicherheitsbremsen bringen sie bewegte Massen bei Bedarf zum Stillstand, halten Lasten in Position und verhindern dadurch, dass Menschen oder Sachwerte Schaden nehmen.

Sicherheit bei großen und kleinen Robotern

Die klassische Federdruckbremse für Servomotoren ist für viele Standardanwendungen prädestiniert. Für Hohlwellenantriebe mit begrenztem Bauraum hat Kendrion die Slim Line Federdruckbremse entwickelt. Bild: Kendrion

Die klassische Federdruckbremse für Servomotoren ist für viele Standardanwendungen prädestiniert. Für Hohlwellenantriebe mit begrenztem Bauraum hat Kendrion die Slim Line Federdruckbremse entwickelt.
Bild: Kendrion

Industrieroboter sind so unterschiedlich wie die Aufgaben, die sie bewältigen. Für die verschiedenen Baugrößen, Bauarten und Lasten lässt sich zwar die passende Sicherheitsbremse finden, allerdings gibt es keine Lösung „von der Stange“, die für alle Anwendungen geeignet ist. Der Bremsenspezialist Kendrion beispielsweise ist seit vielen Jahren im Robotik-Markt aktiv und hat Sicherheitsbremsen unterschiedlicher Funktionsprinzipien im Produktprogramm. Dadurch gibt es für nahezu alle Robotermodelle die passende, perfekt auf Bauraum, Haltekraft, Lebensdauer oder Temperaturbereich abgestimmte Bremsenlösung, für große Industrieroboter ebenso wie für kleine Knickarm-, Delta- oder kollaborative Roboter. Die Bremsenspezialisten unterstützen bei der Auswahl, bei technischen Fragen mit Beratung oder bei speziellen Aufgabenstellungen mit applikationsspezifischen Entwicklungen.

Die Slim Line Federdruckbremsen sind für Robotiklösungen bis etwa 20 kg Traglast ausgelegt. Sie sind deutlich flacher und leichter als der Marktstandard, durch ihre großen Innendurchmesser gut für Hohlwellenantriebe geeignet und bieten eine für diese Klasse sehr hohe Leistungsdichte. Bild: Kendrion

Die Slim Line Federdruckbremsen sind für Robotiklösungen bis etwa 20 kg Traglast ausgelegt. Sie sind deutlich flacher und leichter als der Marktstandard, durch ihre großen Innendurchmesser gut für Hohlwellenantriebe geeignet und bieten eine für diese Klasse sehr hohe Leistungsdichte.
Bild: Kendrion

Die unterschiedlichen Wirkprinzipien der Federdruck- und Permanentmagnetbremsen, die Kendrion anbietet, schaffen dafür eine ideale Ausgangssituation. Für beide Bremsentechnologien gilt, dass sie im stromlosen Zustand geschlossen sind. Es handelt sich damit um Sicherheitsbremsen; bei Stromausfall oder bei Versagen der Energieversorgung, z.B. durch Leitungsbruch, wird das System sicher gehalten bzw. zum Stillstand gebracht. Darüber hinaus gibt es jedoch grundsätzliche Unterschiede, denn bedingt durch ihre Funktionsweise haben beide Wirkprinzipien jeweils charakteristische Eigenschaften, die sie für unterschiedliche Einsatzbereiche im weiten Feld der Robotik prädestinieren.

Die Anwendung entscheidet über das Funktionsprinzip

Kendrion liefert seit Jahrzehnten Bremsen in Industrieroboter mit Traglasten größer als 20 kg. Um auch den rasant wachsenden Markt der kleineren Roboter bedienen zu können, hat der Bremsenspezialist in den letzten Jahren viel in die Forschung und Entwicklung von geeigneten Bremsen für Robotikanwendungen investiert. Mit dem langjährigen Know-how und den neuen Erkenntnissen aus dem Markt konnten optimal abgestimmte Lösungen für die Robotik entwickelt werden.

Neben der Permanentmagnetbremsenbaureihe „High Torque“, die sich bestens für die Übertragung hoher Drehmomente und für spielfreie Lösungen eignet, wurde auch mit der Servo-Line-Baureihe eine praxisgerechte Lösung entwickelt. Sie beruht auf dem Federdruckprinzip und ist für Industrieroboter mit hohen Bremsenergien und langer erforderlicher Lebensdauer geeignet. Durch die Möglichkeit die Reibpaarung mit unterschiedlichen Belagstypen herzustellen, können die Federdruckbremsen ganz individuell und applikationsspezifisch konstruiert werden.

Slim-Line: flache Bremse mit großem Innendurchmesser

Ein Beispiel für Federdruckbremsen, die sich bestens für die Robotik eignen, liefert auch die neue Slim-Line-Baureihe. Sie ist für Robotiklösungen bis etwa 20 kg Traglast ausgelegt, kann jedoch auch in anderen Applikationen verwendet werden, die geringe geometrische Abmessungen erfordern. Die „schlanken“ Einscheibenbremsen sind bezogen auf ihre Leistungsdichte flacher und leichter als der Marktstandard und durch ihre großen Innendurchmesser gut für Hohlwellenantriebe geeignet. Dadurch sind sie prädestiniert für die Anwendung in Leichtbaurobotern, bei denen die Antriebe im Inneren verbaut werden. Grundlage für diese Lösung liefert eine patentierte Fertigungstechnologie:

Bei konventionellen Federdruckbremsen gilt es beim Luftspalt, d.h. beim Abstand zwischen Reibscheibe und Ankerplatte, immer die fertigungsbedingten Toleranzen zu berücksichtigen. Beim Auslegen der Bremse auf den Worst-Case-Fall wird der maximale Neuluftspalt berücksichtigt. Sowohl die Lebensdauer, als auch das Drehmoment stehen im direkten Zusammenhang mit dem sogenannten maximalen Betriebsluftspalt, der sich aus dem maximalen Neuluftspalt und dem Verschleiß ergibt. Es gilt also, den maximalen Neuluftspalt so gering wie möglich zu halten. Mit konventionellen Fertigungstechnologien lassen sich Neuluftspalttoleranzen erreichen, die zwischen ein bis zwei Zehntel Millimeter liegen. Mit der bewährten Lösung von Kendrion sind Neuluftspalttoleranzen im Bereich von vier Hundertstel Standard. Das eingesparte Potential wird beispielsweise zur Erhöhung des Halte-Drehmoments oder auch zur Verlängerung der Lebensdauer genutzt und somit die Leistungsdichte der Bremse erhöht.

Was drauf steht ist auch drin

Bei der Validierung und Verifikation der Werte kann sich der Anwender auf das kompetente Labor-Team des Bremsenspezialisten verlassen. Kendrion hat sich über Jahre eine hohe Kompetenz in der Prüfung und Qualifizierung seiner Produkte aufgebaut. Das Labor ist ausgestattet mit Prüfvorrichtungen für den Messbereich von 0,1 Nm bis hin zu 10.000 Nm. Die Prüfaufbauten spiegeln die Applikationsbedingungen 1:1 wieder und können so die reellen Bedingungen abbilden. Sämtliche Messdaten werden unter verschiedenen Einsatzbedingungen wie Temperatur, Reibarbeit, Drehzahl und Drehrichtung aufgezeichnet und für die technischen Daten herangezogen. Durch diese Möglichkeiten können dem Anwender fundierte technische Angaben bereitgestellt werden.

Über Kendrion
Kendrion entwickelt, fertigt und vermarktet hochwertige elektromagnetische Systeme und Komponenten für Industrie- und Automotive-Anwendungen. Bereits seit mehr als einem Jahrhundert liefert das Unternehmen Präzisionsteile für weltweit tätige Innovationsführer in den Bereichen PKW, Nutzfahrzeuge und Industrie. Der Geschäftsbereich Industrial Brakes konstruiert und produziert elektromagnetische Bremsen und Kupplungen für die industrielle Antriebstechnik. Typische Anwendungsbereiche finden sich überwiegend in der Roboter- und Automatisierungstechnik, im Werkzeug- und Produktionsmaschinenbau sowie in der Medizin- und Fördertechnik. Heute ist die Kendrion (Villingen) GmbH mit ihrem breiten Sortiment an Permanentmagnet- und Federdruckbremsen bestens für die Anforderungen und Aufgaben der Zukunft gerüstet.

Weitere Informationen zum Thema finden Sie unter www.kendrion-ids.com

Titelbild: zoramn – iStockphoto

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Soeren Storbeck

Business Development & Sales / Team Leader Robotics bei Kendrion (Villingen) GmbH

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Waldemar Schaermann

Development & Engineering bei Kendrion (Villingen) GmbH

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Meike von Kutzleben

Development & Engineering bei Kendrion (Villingen) GmbH

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