Bremsen Sanft und variabel bremsen

Redakteur: Juliana Pfeiffer

Federdruckbremsen mit variablen Bremsmoment sind bei Maschinen-Anwendungen oftmals wünschenswert. Eine elektronische Bremsmomentregelung von Mayr Antriebstechnik soll das ermöglichen.

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Mit der elektronischen Bremsmomentregelung bietet Mayr Antriebstechnik eine wirtschaftlich attraktive Möglichkeit, um bei Roba-Stop Federdruckbremsen ein variables Bremsmoment zu erzeugen.
Mit der elektronischen Bremsmomentregelung bietet Mayr Antriebstechnik eine wirtschaftlich attraktive Möglichkeit, um bei Roba-Stop Federdruckbremsen ein variables Bremsmoment zu erzeugen.
(Bild: Mayr Antriebstechnik)

Im Gegensatz zu PKW-Bremsen haben Federdruckbremsen konstruktionsbedingt nur zwei Betriebszustände, nämlich „Bremsmoment vorhanden“ und „Bremsmoment aufgehoben“. Das bedeutet, jeder Bremsvorgang wird mit dem maximal zur Verfügung stehenden Bremsmoment ausgeführt. Gerade bei Maschinen-Anwendungen mit dynamischen Bremsungen ist aber oftmals eine dosierte Verzögerung wünschenswert, genau wie bei der Fahrt mit dem PKW. Um hier gezielt Einfluss auf die Verzögerung und auf den Anhalteweg zu nehmen, nutzt der Fahrer die Fußbremse. Niemand würde auf die Idee kommen, bei voller Fahrt die Hand- bzw. Parkbremse zu betätigen. Nur in Notsituationen greifen die Assistenzsysteme und stoppen das Fahrzeug in möglichst kurzer Zeit. Um auch Geräte und Maschinen gleichmäßig zu verzögern, hat Mayr Antriebstechnik nun eine wirtschaftlich Möglichkeit geschaffen, um bei Roba-Stop Federdruckbremsen ein variables Bremsmoment zu erzeugen.

Sanftes Verzögern durch elektronische Bremsmomentregelung

Geräte mit wechselnder Beladung wie Flurförderzeuge, z. B. Gabelstapler, haben abhängig vom Beladungszustand unterschiedliche Bremswege. Bislang wird die Bremse bezogen auf die Maximalbeladung dimensioniert, aber auch hier ist es nicht immer sinnvoll, mit dem vollen Bremsmoment zu arbeiten. Bei Teilbeladung kann eine stärkere Verzögerung das Transportgut beschädigen oder sogar die Räder ins rutschen bringen. Werden die Betriebszustände anlagenseitig erfasst und in ein Vorgabesignal für das neue intelligente Schaltgerät umgewandelt, ist nun eine elektronische Bremsmomentregelung für ein sanftes Verzögern entsprechend den Anlagenanforderungen möglich. Das neue System ermöglicht es, die Anpresskraft auf die Bremsbeläge und somit das Bremsmoment während des Betriebs stufenlos zu verändern. Es übertrifft damit die bisher marktgängige mechanische Bremsmomentverstellung, bei der das Bremsmoment manuell über einen Einstellring an die Betriebsbedingungen angepasst wird.

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Funktionsprinzip einer Sicherheitsbremse

Federdruckbremsen arbeiten nach dem Fail-Safe-Prinzip, sie sind also im energielosen Zustand geschlossen. Bei diesen Bremsen wird das Bremsmoment durch die in den Druckfedern gespeicherte Kraft erzeugt. Im unbestromten Zustand drücken die Federn gegen die Ankerscheibe der Bremse. Die Reibbeläge des Rotors, der über einen axialen Schiebesitz mit der Motorwelle verbunden ist, werden zwischen der Ankerscheibe und der Anbaufläche der Bremse eingespannt. Die Bremse ist geschlossen. Wird die Spule der Bremse bestromt, baut sich ein Magnetfeld auf. Die Magnetkraft wirkt gegen die Federkraft und zieht die Ankerscheibe an. Sobald die Magnetkraft größer ist als die Federkraft, bewegt sich die Ankerscheibe axial und gibt den Rotor frei. Die Bremse ist gelüftet.

Erfassung des Schaltzustands

Eine elektromagnetische Federdruckbremse unterteilt sich in mehrere physikalische Funktionsblöcke. Durch Modellbildung für die Simulations- und Regeltechnik ist es möglich, die verschiedenen Funktionsblöcke genügend genau aufzulösen, um so die einzelnen physikalischen Größen daraus abzubilden. Damit lassen sich ohne weitere Sensoren wichtige Informationen über das Schaltverhalten der Bremse identifizieren. Das gewonnene Modell muss dafür auf einem Mikro-Controller in Software nachgebildet werden. Beispielsweise lässt sich so ermitteln, ob die Ankerscheibe angezogen oder abgefallen ist. Für die praktische Anwendung von Federdruckbremsen in Maschinen und Anlagen bedeutet das eine Erfassung des Schaltzustandes ohne übliche Mikroschalter oder Näherungsinitiatoren und deren erforderliche Verkabelung. Darüber hinaus ist es möglich, durch den Vergleich von Anzugsstrom und Haltestrom auf eine mögliche Verschleißreserve zu schließen oder gegebenenfalls unzulässige Erwärmung zu erkennen.

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