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Bremse Federdruckbremsen für die Robotik

| Redakteur: Dipl.-Ing. (FH) Sandra Häuslein

Neben Permanentmagnetbremsen bietet Kendrion auch Federdruckbremsen für Roboteranwendungen. Sie sind im stromlosen Zustand geschlossen. Somit handelt es sich um Sicherheitsbremsen. Wie sie funktionieren und welche Vorteile die Servo-Slim-Line-Baureihe bietet, erklärt der Hersteller hier.

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Die Federdruckbremse Servo Slim Line ist für Robotiklösungen bis etwa 20 kg Traglast ausgelegt. Sie sind flacher und leichter als der Marktstandard und durch ihre großen Innendurchmesser gut für Hohlwellenantriebe geeignet.
Die Federdruckbremse Servo Slim Line ist für Robotiklösungen bis etwa 20 kg Traglast ausgelegt. Sie sind flacher und leichter als der Marktstandard und durch ihre großen Innendurchmesser gut für Hohlwellenantriebe geeignet.
(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, auf Bauraum, Haltekraft, Lebensdauer oder Temperaturbereich abgestimmte Bremsenlösung, für große Industrieroboter ebenso wie für kleine Knickarm-, Delta- oder kollaborative Roboter. Das Unternehmen unterstützt bei der Auswahl, bei technischen Fragen mit Beratung oder bei speziellen Aufgabenstellungen mit applikationsspezifischen Entwicklungen.

Kendrion bietet Federdruck- und Permanentmagnetbremsen mit unterschiedlichen Wirkprinzipien. 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.

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Für Industrieroboter mit hoher Bremsenergie geeignet

Neben der Permanentmagnetbremsen-Baureihe „High Torque“, die sich 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.

Ein Beispiel für Federdruckbremsen, die sich für die Robotik eignen, liefert die Servo-Slim-Line-Baureihe. Sie ist für Lösungen 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 eignen sie sich für Anwendungen in Leichtbaurobotern, bei denen die Antriebe im Inneren verbaut werden.

Patentierte Fertigungstechnologie für Federdruckbremsen

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

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 Lösung von Kendrion sind Neuluftspalttoleranzen im Bereich von vier Hundertstel Standard. Das eingesparte Potential wird z.B. zur Erhöhung des Halte-Drehmoments oder auch zur Verlängerung der Lebensdauer genutzt und somit die Leistungsdichte der Bremse erhöht.

Die Validierung und Verifikation der Werte übernimmt das Labor-Team von Kendrion. Das Labor ist mit Prüfvorrichtungen für Messbereiche von 0,1 Nm bis zu 10.000 Nm ausgestattet. Die Prüfaufbauten spiegeln die Applikationsbedingungen 1:1 wider und bilden so reelle Bedingungen ab.

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