In allen wichtigen Industriebranchen wird die Zusammenarbeit von Mensch und Roboter immer enger. Dadurch steigt aber auch das Gefährdungspotenzial. Fällt zum Beispiel während eines Arbeitsvorgangs der Strom aus, muss der Roboterarm, der den Arbeitsschritt vornimmt, sofort exakt gehalten werden, damit Personen in der Nähe keinen Schaden nehmen. Deshalb ist es wichtig, bereits in der Konstruktionsphase ein unbeabsichtigtes Absinken der Last sowie unzulässig lange Anhaltewege dauerhaft auszuschließen. Entscheidend dabei sind die richtige Auswahl der Sicherheitsbremsen sowie deren korrekte Integration in das Gesamtsystem.
Sicherheit durch Fail-Safe-Prinzip
Für Anwendungen aus dem Bereich Robotik sind Sicherheitsbremsen nach dem Fail-Safe-Prinzip die erste Wahl. Denn diese Bremsen sind im energielosen Zustand geschlossen. Sie bringen das geforderte Bremsmoment also auch bei Not-Stopp, Stromausfall oder bei einer zum Beispiel durch Kabelbruch verursachten 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.
Anwendungsbedingungen genau prüfen
In allen Fällen ist es wichtig, vor der Auswahl 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- bzw. Obergrenze und den Umgebungstemperaturen z. B. auch die Anzahl der dynamischen Bremsungen oder spezielle Vorgaben zum Einbauraum. Unterstützung und Orientierungshilfe bietet hier z. B. ein ausgereifter Standardbaukasten des Bremsenherstellers.
Sinnvolles Baukastenprinzip für verschiedene Einbausituationen
Deshalb sollten Anwender bei der Auswahl von Roboterbremsen auf ein breites Produktprogramm des Herstellers achten – denn Variantenvielfalt schafft ein hohes Maß an Flexibilität für die verschiedenen Einbausituationen. Und 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 auch im magnetischen Aktuieren extrem schnell sind. Gleichzeitig müssen sie leistungsdicht und verschleißfest sein und sich durch eine hohe zulässige Reibarbeit bei dynamischen Bremsungen auszeichnen. Anwender sollten außerdem darauf achten, dass die Roboterbremsen so ausgelegt sind, dass der Bauraum optimal ausgenutzt und möglichst viel Energie eingespart wird. Durch die intelligente Ansteuerung der Bremsen und den Betrieb mit kurzzeitiger Übererregung und anschließender Spannungsabsenkung kann zusätzlich Energie eingespart werden.
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.
Bild: mayr® Antriebstechnik
Kurze Schaltzeiten über die Lebensdauer und intelligentes Bremsenmonitoring
Für die Sicherheit von Mensch und Maschine sind kurze Anhaltewege wichtig. Entscheidend 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. Bislang waren Servobremsen für Roboter aufgrund der kleinen Luftspalte gar nicht überwachbar. mayr® Antriebstechnik bietet allerdings intelligente Lösungen für sensorloses Bremsenmonitoring. Das sind Module, die die Bremsen nicht nur versorgen, sondern eben auch überwachen. Sie erkennen die Bewegung der Ankerscheibe und wissen, in welchem Zustand sich die Bremse befindet. Diese Module leisten neben der Überwachung von Schaltzustand und kritischer Spulentemperatur auch eine präventive Funktionsüberwachung auf Verschleiß, Funktionsreserve und Fehler. Außerdem können sie Daten zu Schaltzeit, Strom, Spannung, Widerstand, Leistung und relativem Anzugsstrom liefern. Damit sind auch Verläufe auswertbar, Auffälligkeiten lassen sich schnell erkennen und somit Schlüsse aus komplexen Zusammenhängen ziehen. Wartung wird planbar und durch die permanente Inspektion kosteneffektiv. Darüber hinaus ist auch die Integration in Fernwartungssysteme möglich.
