Bremsen-Monitoring rückt derzeit in der Bühnentechnik immer mehr in den Fokus. Die an den Bühnenantrieben verbauten elektromagnetischen Bremsen stehen auf dem Prüfstand, denn sie müssen im Notfall Leben retten. Mayr Antriebstechnik kann bereits heute Bremssysteme zur Verfügung stellen, die für gezieltes Bremsenmonitoring optimiert und ausgestattet sind. Eine Bühnenwinde mit mehreren Einzelbremsen sichert Action Szenen im Blockbuster Spidermann.

Inhalt

• Sicherheitsbremsen Monitoring für die Bühnentechnik
  • Aufklärungsarbeit ist notwendig
  • Lüftüberwachung erhöht die Sicherheit
  • Konditionierung von Reibbelägen
  • Keine Kompromisse in punkto Sicherheit
• Bühnewinde mit sechs Einzelbremsen lässt Spidermann fliegen
  • Eine Bremse ersetzt die andere
  • Schwimmende Lagerung der Bremse
  • Einflüsse auf das Geräuschverhalten
    
    

Sicherheitsbremsen Monitoring für die Bühnentechnik

13.10.2014 | Bremssysteme in der Bühnentechnik werden von den Planern ausgewählt und den Anlagenherstellern verbaut. Nach der Erstabnahme durch den Sachverständigen geraten sie dann aber häufig zunächst mehr oder weniger in Vergessenheit. Dabei haben die Bremssysteme zum Beispiel in Prospektzügen eine verantwortungsvolle Aufgabe: Sie müssen im Notfall Leben retten. Bei Stromausfall oder Not-Halt ist es zwingend notwendig, dass die Laststange schnellstmöglich zum Stillstand gebracht wird, bevor Personen- oder Sachschäden entstehen können. Aber kann das verbaute Bremssystem dies im Notfall wirklich leisten? Ist diesbezüglich die einjährige Prüfung durch den Sachverständigen ausreichend oder bedarf es einer häufigeren Überwachung, einem gezielten Bremsen-Monitoring?

Aufklärungsarbeit ist notwendig

Entgegen dem Vorwurf, dass sich Bremsenhersteller zu wenig Gedanken hinsichtlich des spezifischen Gebrauchs der Bremsen machen würden; dass sie den Anlagenherstellern und Betreibern häufig nur unzureichende Daten und Betriebsanleitungen zur Verfügung stellen würden, leistet Mayr Antriebstechnik hier seit Jahren erfolgreich Aufklärungsarbeit. Das Unternehmen hat es sich zur Aufgabe gemacht, Windenantriebe für die Bühnentechnik sicher zu machen.

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Hierfür entwickeln die Allgäuer branchenspezifische Sicherheitsbremsen und versorgen Anlagenhersteller sowie Betreiber mit den gezielt geforderten branchenorientierten Daten. Wenn nötig, entwickeln die Ingenieure sogar neue Verfahren oder legen neue Versuchsreihen an, um fehlende Daten zu erbringen und diese mit in die Endprüfung einfließen zu lassen. Die erst kürzlich vorgestellte, neu entwickelte berührungslose Lüftüberwachung mittels magnetfeldfestem Initiator ist nur ein Beispiel. Sie kompensiert die bekannten Nachteile der bis dato üblicherweise eingesetzten mechanischen Mikroschalter in gängigen Bremssystemen aller Hersteller.

Die vorhandenen Bremssysteme des Herstellers lassen sich mechanisch ohne weiteres für ein umfassendes Bremsen-Monitoring aufrüsten. Allerdings erhalten die Bremsen in der Bühnentechnik heute von der Steuerungsseite her noch nicht genügend Aufmerksamkeit: Durch die Steuerung werden noch zu wenige potenzielle Funktionen gezielt abgefragt, überwacht und dokumentiert, um das System transparent und noch sicherer zu machen.

Lüftüberwachung erhöht die Sicherheit

In den Hubachsen von Industrieanlagen setzt die Firma dagegen schon seit Längerem entsprechend ausgestattete Bremssysteme ein. Auch bei diesen geht es ähnlich wie in der Bühnentechnik darum, Personen- und Sachschäden gezielt und zuverlässig auszuschließen. In die hier eingesetzten Steuerungssysteme sind sogenannte Safety-Systeme – eine auf das Bremssystem zugeschnittene Softwarelösung – integriert. In festgelegten Intervallen oder vor einem anstehenden erhöhten Sicherheitsbedarf werden diese Bremsen durch die sogenannte Lüftüberwachung permanent auf ihre Schaltfunktion hin abgefragt.

Um zudem auf das statische Bremsmoment schließen zu können, fährt der Motor mit einem vom Anlagenhersteller definierten Motorstromwert und Zeitfenster gegen die geschlossene Bremse. Wird der definierte Motorstromwert erreicht, so ist auch das statische Bremsmoment in Ordnung und Achse sicher. Kann dagegen der Motor die Bremse vor Erreichen des Motorstromwerts „durchziehen“, so wird die Achse gesperrt. Die Steuerung detektiert in diesem Fall eine Achse, die nicht sicher ist. Damit die Anlage wieder zur weiteren Bearbeitung freigegeben werden kann, sind zuvor definierte Abläufe durchzuführen.

Über den Motorstrom lässt sich also das Bremsmoment als wichtigste Größe bei der Verwendung von Sicherheitsbremsen nahezu exakt ermitteln. Eine direkte Ablesemöglichkeit am Bremssystem selbst gibt es derzeit noch nicht. Daneben besteht auch heute schon die Möglichkeit, die Bremssysteme mit der bereits genannten berührungslosen, ausfallsicheren Lüftüberwachung, einer Temperaturüberwachung, einer Verschleißüberwachung sowie den dementsprechenden Gleichrichterbausteinen schaltzeitoptimiert auszustatten. So schafft der Bremsenhersteller auch bei Bühnenbremsen die Voraussetzungen, um künftig Bremsen-Monitoring mit in die Steuerung integrieren zu können.

Konditionierung von Reibbelägen

Nicht zu vernachlässigen sind die Bremsbeläge mit den möglichen auftretenden Reibbelagszuständen. Denn ein Bremssystem ist nur so gut wie das ausgewählte Reibsystem mit entsprechendem Reibbelag und dessen Istzustand. Aktuell wird eine Sicherheitsbremse mit einem Reibbelag in „grünem Zustand“ ausgeliefert. Damit wird zwar das minimale Nennmoment garantiert, aber die Oberfläche ist noch nicht als thermisch stabil einzuordnen.

Von „grünen Zustand“ spricht man, wenn der Reibbelag noch keine Reibarbeit geleistet hat, also noch nicht eingebremst bzw. konditioniert wurde. Bremst man die Reibbeläge nach dem Verbau des Fahrantriebes nicht ein, so können sie bei der Abnahmeprüfung durch den Sachverständigen im Worst Case zerstört werden. Denn durch die Maximalbelastung kann es zu einer thermischen Überlastung der Reibbelag-Oberfläche kommen. Ein konditionierter Reibbelag kann aufgrund seiner nach dem Einbremsen erreichten Eigenschaften wesentlich höhere Reibarbeiten in Form von von thermische Belastungen aufnehmen, ohne dabei zerstört zu werden.

Keine Kompromisse in punkto Sicherheit

Eine thermisch überlastete, zerstörte Oberfläche darf im Betrieb niemals auftreten. In diesem Fall muss von einer nicht mehr funktionierenden Reibpaarung – und damit einem nicht mehr funktionierenden Bremssystem – ausgegangen werden. Der Belag ist thermisch zerstört und das Bremsmoment befindet sich in einem nicht mehr definierbaren Wert. Ein sicherer Halt ist somit nicht mehr gewährleistet. Deshalb sollte auch der Vorgang des Konditionierens in Zukunft einen Teil des Bremsen-Monitorings darstellen und mit in die Steuerung integriert werden. Dadurch wird das Bremssystem für seine lange Betriebsdauer stabilisiert. Die Konditionierung bewirkt eingebremste Reibbeläge mit verbesserter Reaktion und optimalen Betriebseigenschaften.

Pauschalangaben zu den benötigten Daten für die Konditionierung bzw. für einen Auffrischungsvorgang der Reibbeläge sind allerdings nicht möglich. Denn unsachgemäße Anwendung kann zur Zerstörung des Reibbelags und damit in Folge zu einem Bremsmomentverlust führen. Spezifische Daten können beim Hersteller angefordert werden anfordern. Diese werden dann bei Bedarf abrufbar als Datensatz in der Steuerung hinterlegt. Daneben sind die dazugehörigen Einbau- und Betriebsanleitungen bereits umfangreich gestaltet und können branchenspezifisch abgerufen werden. Spezielle Anpassungen und Ergänzungen sind jederzeit auf Anfrage möglich.

Grundvoraussetzung für ein Bremsen-Monitoring in der Bühnentechnik ist eine genaue Definition durch die entsprechenden Zuständigkeiten und schließlich die Umsetzung durch die Anlagen- und Steuerungshersteller. Es gibt heute schon für gezieltes Bremsenmonitoring optimierte und ausgestattete Systeme. Es ist also keine Frage mehr, ob die notwendige Technik zur Verfügung steht, sondern nur mehr, ob man den zusätzlichen Aufwand für höhere Sicherheit und Zuverlässigkeit betreiben möchte. Bei der Sicherheit sollte es allerdings keine Kompromisse geben.

Der Autor ist Peter Lucke, Branchenmanager für Bühnentechnik bei der Chr. Mayr GmbH + Co. KG in Mauerstetten.

Bühnewinde mit sechs Einzelbremsen lässt Spidermann fliegen

11.07.2020 | Im Kino-Hit Spiderman fliegt der Comic-Held in den Action-Szenen durch die New-Yorker Häuserschluchten. Für die Aufnahme solcher Szenen verwendet man sogenannte Flugmaschinen. Bühnenwinden bewegen dabei die Stuntmen an dünnen Drahtseilen durch die Luft.

Bühnenwinden sind auch in Theatern, Musikhäusern oder auf Konzertbühnen im Einsatz, um Kulissen, Vorhänge oder schwere Scheinwerfer zu verschieben, zu heben und zu senken. Zum Schutz der Akteure wird solch eine Bremstechnik mit redundanten Sicherheitsbremsen von Mayr Antriebstechnik bestückt, die speziell für bühnentechnische Applikationen konzipiert sind.

Neben der Roba-stop-silenzio, der leisesten Bühnenbremse auf dem Markt, eigen sich unter anderen auch die schleiffreien, geräuschgedämpften Zangenbremsen der Baureihe Roba-diskstop sehr gut für bühnentechnische Anwendungen. Sie lassen sich sehr flexibel an Bremsscheiben anordnen. Größe und Anzahl der Bremsen bestimmen das erreichbare Bremsmoment. In der Regel werden bei Bühnenwinden zwei Bremsen eingesetzt, die voneinander komplett unabhängig arbeiten. Jede der beiden Bremsen ist allein in der Lage, die Last zuverlässig zu halten.

So ist sichergestellt, dass auch bei Ausfall einer Bremse keine Gefahr für die Akteure entsteht. Wenn beide Bremsen funktionieren, führt dieses Konzept allerdings bei einer Notbremsung zu einer Verdoppelung des Bremsmoments. Ein amerikanischer Hersteller platzierte an der Bremsscheibe einer Bühnenwinde sechs einzelne Roba-diskstop Zangenbremsen. In erster Linie ist die hohe Zahl von Bremsen notwendig, um das geforderte Bremsmoment zu erreichen.

Eine Bremse ersetzt die andere

Die Anordnung von mehreren Bremsen hat aber zusätzlich noch einen interessanten positiven Nebeneffekt. Wie bei Systemen mit zwei Bremskreisen hat auch hier eine Bremse die Aufgabe, den Ausfall einer anderen Bremse zu kompensieren. Eine zusätzliche Bremse reicht somit aus, um die Forderung nach Redundanz zu erfüllen. Die anderen fünf Bremsen bringen zusammen das geforderte Bremsmoment, jede also nur 20 %.

Sind alle sechs Bremsen intakt, verzögert das System bei einer Notbremsung mit 120 % des Nennbremsmomentes. Die Bremsmomenterhöhung beträgt nicht 100 % wie bei Systemen mit zwei Bremskreisen, sondern lediglich 20 %. Der Bremsvorgang ist wesentlich sanfter und weniger belastend für die peripheren Bauteile. Die Roba-diskstop ist in stromlosem Zustand, also auch bei Not-Aus oder Stromausfall, geschlossen.

Beim Bestromen der Magnetspule wird eine Ankerscheibe gegen die Kraft der Schraubenfedern an den Spulenträger gezogen; die Bremse ist gelüftet. Ein Mikroschalter überwacht das Lüften. Damit kann verhindert werden, dass der Antrieb losläuft, bevor die Bremse geöffnet ist. Die eingebaute Handlüftung erlaubt mechanisches Öffnen der stromlosen Bremse für Kontroll- oder Wartungsarbeiten.

Schwimmende Lagerung der Bremse

Solche modernen, schwimmend gelagerten Zangenbremsen sind heute Stand der Technik und finden auch in der Bühnentechnik hohe Akzeptanz. Sie gelten als robust und äußerst zuverlässig. In der Betriebspraxis hat sich allerdings herausgestellt, dass durch leichten Kontakt der Reibbeläge an der rotierenden Bremsscheibe Geräusche entstehen können. Durch die schwimmende Lagerung der Bremse und die Magnetwirkung – verursacht durch die bestromte Spule – folgt die Bremse der Bewegung der Bremsscheibe.

Dieses Verhalten führt zu einem leichten Dauerschleifen, das Geräusche verursacht, die in zahlreichen Applikationen der Bühnentechnik nicht akzeptiert werden können. Deshalb wurden die Roba-diskstop Sicherheitsbremsen der beschriebenen Bühnenwinde mit einer Freistellung ausgestattet. Sie sorgt dafür, dass bei geöffneter Bremse sowohl auf der linken als auch auf der rechten Seite der Bremsscheibe ein gleichmäßiger Luftspalt vorhanden ist. Selbst bei ungleichmäßiger Abnutzung der Reibbeläge stellt diese patentierte Konstruktion sicher, dass sich die Bremsscheibe aufgrund des gleichmäßigen Luftspaltes bei offener Bremse schleiffrei zwischen den beiden Reibbelägen drehen kann.

Einflüsse auf das Geräuschverhalten

Vor der „Erfindung“ der Freistellung wurde versucht, das Problem durch exaktes Einstellen des Luftspaltes in den Griff zu bekommen. Das hat allerdings nicht zuverlässig funktioniert. Dauerschleifen kann aber auch wie bereits erwähnt schon allein durch die magnetische Anziehung zwischen der Ankerscheibe der Bremse und der Bremsscheibe entstehen. Weitere Einflussgrößen sind der Luftspalt und der sogenannte „Schlag“ der Bremsscheibe. Je kleiner der Luftspalt und je größer der Schlag, desto höher ist die Gefahr, dass die Bremsscheibe bei gelüfteter Bremse schleift und Geräusche verursacht.

Einige Bremsenanbieter arbeiten zum Teil mit sehr kleinen Luftspalten, um so die Schaltgeräusche niedrig zu halten. Die Roba-diskstop arbeitet mit einem relativ großen Luftspalt und schaltet trotzdem extrem leise. Sie ist mit einem hochwirksamen patentierten Geräuschdämpfungssystem ausgestattet, das die Schaltgeräusche auch bei Belagverschleiß und dadurch zunehmendem Luftspalt gering hält. Mayr Antriebstechnik bietet ganz unterschiedliche Bremssysteme für alle modernen bühnentechnischen Applikationen.

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