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Fachartikel aus MECHATRONIK 6/2020, S. 36 bis 38

mayr Antriebstechnik

Intelligente Komponenten für smarte Roboter

Ob in Industrie-Robotern oder in Servoachsen in der Medizintechnik – bewegte Lasten dürfen nach Ausschalten des Stroms, bei Stromausfall oder Not-Halt nicht unkontrolliert absinken oder abstürzen. Nur so gelingt die enge Zusammenarbeit zwischen Mensch und Roboter. Dafür sorgen Sicherheitsbremsen, die die Achsen zuverlässig und sicher in ihrer Position halten. In Zeiten von Industrie 4.0 und einem wachsenden Bedarf an Daten aus der Maschine wird auch intelligentes Monitoring immer wichtiger. Mit einer Kombination aus technisch führender Bremsentechnologie und innovativen Monitoring-Lösungen lassen sich die Hürden meistern und Roboter smart machen.

Die Roboter sind auf dem Vormarsch. In allen wichtigen Industriebranchen wird die Zusammenarbeit von Mensch und Roboter immer enger. Damit steigt das Gefährdungspotenzial. Fällt zum Beispiel während eines Arbeitsvorgangs der Strom aus, muss der Roboterarm, der den Arbeitsschritt vornimmt, sofort exakt gehalten werden. 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. Für Servomotoren 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.

Kleine Bremsen mit hoher Leistungsdichte

Es gibt Federdruckbremsen für Servomotoren, die speziell auf die hohen Anforderungen der Robotik angepasst sind. Anwender können dabei wählen zwischen klassischen Servobremsen im Motor, mit Nabe und verzahntem Rotor oder aber sogenannten Pad-Lösungen mit großem Innendurchmesser. Letztere sind speziell für die Integration in das Robotergelenk konzipiert. Aber auch die klassischen Bremsen sind kundenspezifisch anpassbar und direkt in ein Gelenk integrierbar.

Im Motor werden Servobremsen bevorzugt im A-Lagerschild eingebaut, 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 auch auf Anbaubremsen zurückgreifen, die modular an den Motor angefügt werden.

Hochwertige Servobremsen zeichnen sich außerdem durch kompakte Abmessungen aus. Sie sind nicht nur sehr leicht, sondern auch im magnetischen Aktuieren extrem schnell. Gleichzeitig sind sie leistungsdicht und verschleißfest.

Die Bremsen überzeugen zudem durch eine hohe zulässige Reibarbeit bei dynamischen Bremsungen: Normalerweise werden bei Servoantrieben zugunsten guter Regeleigenschaften und hoher Dynamik Lastmassenverhältnisse (Last/Motor) von 3:1 oder kleiner gewählt. Bei den Bremsen renommierter Hersteller sind durch hohe zulässige Reibarbeiten und Reibleistungen Lastmassenverhältnisse von 30:1 und mehr möglich.

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ut – und es gab keinen Ersatz mehr für die Schallisolierung.“