Klemm- und Bremssystem Neue Actuator-Baureihe: Sicher gebremst mit doppelter Kraft

Die Hema Maschinen- und Apparateschutz GmbH hat eine neue Baureihe entwickelt, die sich für Klemmungen auf der Linearschiene und für den Einsatz als Scheibenbremse eignet. Aufgrund einer neuen Technik haben die Bremsen nun mehr Kraft bei kompakter Bauform.

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Mit der neuen Actuator-Baureihe erweitert Hema sein Sortiment um ein offenes, passives Klemm- beziehungsweise Bremssystem für rotatorische und translatorische Bewegungen,das mit einem Energiespeicher in Form von Druckfedern arbeitet.
Mit der neuen Actuator-Baureihe erweitert Hema sein Sortiment um ein offenes, passives Klemm- beziehungsweise Bremssystem für rotatorische und translatorische Bewegungen,das mit einem Energiespeicher in Form von Druckfedern arbeitet.
(Bild: Hema)

Brems- und Klemmelemente der Hema Maschinen- und Apparateschutz GmbH werden in verschiedenen Bereichen im Maschinen- und Anlagenbau eingesetzt. Mit der neuen Actuator-Baureihe hat das Unternehmen eine kompakte Industriescheibenbremse mit hohen Brems- und Haltekräften entwickelt. Zum einen kann sie als Haltebremse mit Sicherheitsfunktion für schnell rotierende Maschinenwellen eingesetzt werden, um Lasten sicher abzubremsen und bei einem Maschinenstillstand zu halten, zum anderen kann sie auch als Positionierbremse mit Absturzsicherung auf Linearachsen verwendet werden. Werkzeuge oder Werkstücke lassen sich so bei translatorischen Bewegungen punktgenau fixieren und werden am Herabfallen oder Gleiten entlang der Schiene gehindert. „Die Actuator-Baureihe erfüllt hohe Anforderungen an die Steifigkeit und ein geringes Spiel“, beschreibt Hema-Geschäftsführer Steffen Walter die Vorteile des Brems- beziehungsweise Klemmsystems, das sich vor allem für den Einsatz im Umfeld der Werkzeugmaschinen in einem Spannungsbereich von 24 bis 28 V DC eignet. Die Geräte kommen als pneumatische, elektromagnetische und hydraulische Version auf den Markt.

Geschlossene und offene Bremssysteme

Hema bietet mit der Disk-Clamp bereits ein geschlossenes Sicherheitsklemm- oder Bremssystem für Positionsklemmungen auf sich drehenden Führungen oder Antrieben an, wie sie beispielsweise auf Achsen, Tischen und Schwenkköpfen von Maschinen benötigt werden. Die Baureihe Disk-Clamp ist ein System für rotatorische Klemmungen, das aber zusätzlich eine Notbremsfunktion bietet und mit Bremsbelägen zum Herunterbremsen von Maschinenwellen ausgestattet ist.

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Mit der neuen Actuator-Baureihe erweitert Hema sein Sortiment um ein offenes passives Klemm- beziehungsweise Bremssystem für rotatorische und translatorische Bewegungen, das als Feststell-, Notstopp,- Betriebs- oder Sicherheitsbremse eingesetzt werden kann und mit einem Energiespeicher in Form von Druckfedern arbeitet.

Klemmen oder bremsen mit Federspeicher

Das Funktionsprinzip eines Sicherheitsklemm- oder Bremssystems mittels Federspeicher ist einfach erklärt: Die Klemmvorrichtung besteht aus Aktoren, die unter Energieaufwendung die Federn vorspannen, sodass bei Energieausfall auf jeden Fall gebremst oder geklemmt wird.

Grundsätzlich besteht jedoch das Problem, dass die maximal erreichbare Brems- oder Klemmkraft begrenzt ist. Nur über von außen zugeführte Energie, eine größere Federvorspannung oder ein größeres Aktorsystem kann die Brems- oder Klemmkraft erhöht werden. Das heißt, die Bremse müsste größer gebaut oder es müsste mehr Energie zugeführt werden, um mehr Kraft zu erzeugen.

Doppelte Kraft bei gleichem Bauraum

Um die neue Industriescheibenbremse Actuator möglichst platzsparend zu konstruieren, haben die Ingenieure bei Hema für die Actuator-Baureihe ein Doppelaktorsystem entwickelt, das trotz kompakter Bauform höhere Kräfte und einen Booster-Betrieb ermöglicht. Der Einbauraum der Bremse beträgt gerade einmal 200 × 190 × 210 mm bei einem Gewicht von lediglich 25 kg. „Wir haben die bestehenden Systeme am Markt analysiert und unser Ziel war es, ein System mit hohem Wirkungsgrad zu finden, das innovativ, effizient, patentfähig und im Umfeld der Werkzeugmaschinen einzusetzen ist“, erklärt Steffen Walter.

Das intelligente System des Actuators teilt die Klemm- und Bremskraft auf mehrere Nehmerkolben auf und der Aktor wird zum Doppelaktor. So wird der gesamte Hub halbiert und der Energiebedarf in der Anzugsphase der Aktoren sinkt. Eine unabhängige Steuerungsführung pro Kanal macht das System zudem redundant und somit noch sicherer.

Zustand der Bremsbeläge permanent überwacht

Ein weiterer Vorteil der Actuator-Baureihe soll die extrem steife und nahezu spielfreie Konstruktion sowie der hohe Wirkungsgrad des Klemm-/Bremssystems sein. Die Halte- beziehungsweise Bremskraft wird zentral im Kolben erzeugt und linear übertragen. Bedingt durch die technische Konstruktion des Doppelaktors entsteht somit eine gleichmäßige, parallel wirkende Klemm- beziehungsweise Bremskraft ohne Verkanten und ohne notwendige Ausgleichsfunktion. Dies sorgt zusammen mit der zentralen Einleitung der Kraft auf die Bremsklötze für ein vollflächiges Tragbild der Beläge.

Sensoren überwachen permanent den Zustand der Bremsbeläge. Bei Verschleiß bewirken sie eine Belagsnachstellung oder zeigen an, wenn ein Belagswechsel fällig ist. Der maximale Verschleiß liegt bei 5 mm pro Seite, ohne Justage liegt er bei 0,5 mm.

Das Halte-/Bremssystem kann mit applikationsspezifischen, für den Einsatz in hochbelasteten Industriescheibenbremsen geeigneten Belägen ausgestattet werden. Sonderausführungen mit Sinter- und Gummibelägen sind genauso möglich wie ein einfacher und verdrehsicherer Tausch und eine manuelle Justierung. Die Actuator-Baureihe kann mit einer rotierenden Bremsscheibe mit einem Durchmesser von 500 mm und einer Dicke von 15 mm oder auf einer linearen Klemmschiene mit insgesamt drei Betriebsarten eingesetzt werden.

Eine Bauform, drei Betriebsarten

  • Der Hema Actuator 5000-P kann pneumatisch mit einem Betriebsdruck ab 4 bar in einem Temperaturbereich von 5 bis 60 °C betrieben werden. Ein zusätzlicher Booster-Betrieb erhöht die maximale Haltekraft von 5 auf 10 kN. Dabei können die Zylinder im Brems- oder Klemmfall über eine zusätzliche Luftkammer beschleunigt werden – so wird die Reaktionszeit erheblich verkürzt. Normalerweise liegt das Nennbremsmoment bei 500 Nm, mit Zusatzluft durch den Booster liegt es bei 1000 Nm. Die Booster-Funktion ist auch bei hydraulisch betriebenen Zylindern möglich. Das Modell kommt im ersten Quartal 2015 auf den Markt.
  • Beim elektromagnetischen Betrieb mit dem Hema Actuator 5000-EM ist durch den Doppelaktor nur eine geringe Eingangsspannung notwendig. Der Standardspannung in Werkzeugmaschinen entsprechend liegt der Niederspannungsbetrieb bei 24 VDC mit einem Toleranzbereich von bis zu 28 VDC. Da es zu keinen Anwendungen im Hochspannungsbereich kommt und sich das Bauteil nicht gefährlich aufheizen kann, lassen sich mit dem Gerät Arbeitsschutzrichtlinien leicht erfüllen. Die elektromagnetische Variante wird ab Juli 2015 bei Hema erhältlich sein.
  • Als dritte Möglichkeit ist mit dem Hema Actuator 5000-H auch ein hydraulischer Betrieb für kundenspezifische Lösungen möglich. Die Haltekraft liegt hier bei 25 kN, die sich im Booster-Betrieb auf ca. 50 kN verstärkt, bei einer Druckbegrenzung von 30 bar.

(sh)

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