Sicherheitsbremsen: Neuheiten + Tipps zum Einbau

Wird der Strom abgeschaltet, fällt er aus oder kommt es in Maschinen und Anlagen zum Not-Halt, verhindert die Sicherheitsbremse den freien Fall von vertikalen und horizontalen Achsen. Nur so lassen sich Unfälle vermeiden sowie Mensch und Maschine schützen. Für Anwendungen u. a. in Maschinenbau, Medizintechnik, Lebensmitteltechnik, Aufzügen oder Bühnentechnik bietet Mayr Antriebstechnik Sicherheitsbremsen. Wir präsentieren Ihnen hier Tipps zum Einbau, Neuentwicklungen und Anwendungen:

 

Inhalt

• Sicherheitsbremsen für zuverlässige Roboterarme
• Einbau von Sicherheitsbremsen in vertikale Achsen
• Ressourcenschonende, wirtschaftliche Motorbremse
• Hochperformante Pitch-Bremsen für Windenergieanlagen
• Elektromagnetische Linearbremse mit 10-fach schnellerer Schaltzeit
• Servo Sicherheitsbremse richtig auswählen und überwachen
• Breit gefächerte Anwendungsbeispiele 
  • Sicherheitsbremse für den Robco Roboter Bausatz
  • Linearbremse sichert Anlage bei der Produktion von Käse
  • Sicherheitsbremsen und Wellenkupplungen für die Getränketechnik
  • Elektromagnetische Bremsen sichern Vertikalachse in Roboter
  • Profilschienenbremsen sorgen für Sicherheit in Rundtaktmaschine
  • Sicherheitsbremsen für modernste Medizintechnik zum Schutz des Patienten
  • Mini-Bremse für Robotergelenke, die im Weltraum klettern
• Archiv für Sicherheitsbremsen
  
  

Sicherheitsbremsen für zuverlässige Roboterarme

05.10.2023 | Mit dem neuen Standardbaukasten für Roboterbremsen schafft Mayr Antriebstechnik die Basis für Lösungen auf einem attraktiven Preisniveau. Auf der SPS 2023 in Nürnberg (Halle 4, Stand 278) zeigt das Unternehmen, wie intelligente, sprechende Bremsen und Wellenkupplung clever zur Prozessüberwachung eingesetzt werden können und so den Antriebsstrang mit geringem Kostenaufwand fit machen für Industrie 4.0.

Sicherheit duldet keine Kompromisse. Das gilt ganz besonders auch für die Robotik. Roboter sind oft zu komplexen und unvorhersehbaren Bewegungen in der Lage. Im Falle von Leichtbau-Robotern kollaborieren sie zum Teil auch ohne Schutzraum mit dem Menschen.

Damit Roboterarme bei Stromausfall, nach dem Abschalten von Strom oder Not-Halt nicht unkontrolliert absinken oder abstürzen, halten die Roboterbremsen von Mayr Antriebstechnik die Servoachsen zuverlässig und sicher in ihrer Position. Hierfür bietet das Unternehmen eine ganze Bandbreite bewährter Roboterbremsen.

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Geräte zur Bremsenergie Rekuperation für elektrische Antriebe

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In der Roba-servostop Baureihe hat das Unternehmen schlanke, leichtbauende Federdruckbremsen für Servomotoren an die hohen Anforderungen der Robotik angepasst – nicht nur in der Industrie, sondern z. B. auch für die Medizintechnik. „Die neue Standardbaureihe erlaubt es uns, die unterschiedlichsten Einbausituationen durch ein sinnvolles Baukastenprinzip effektiv zu bedienen. Kunden profitieren vom schnellen Überblick über die verschiedenen Lösungen auf einem attraktiven Preisniveau“, erklärt Bernd Kees, Produktmanager bei Mayr Antriebstechnik in Mauerstetten.

„Die Baulänge ist bei Servomotoren häufig ein Thema, das bedeutet, schlanke Bremsen sind hier von Vorteil. Auch diesem Trend trägt die neue Standardbaureihe Rechnung. Auch liefern wir den Zugang zu den für die Auslegung und die Auswahl notwendigen Daten wie z. B. die Definition der Bremsmomente, Schaltzeiten, Massenträgheiten, Reibarbeiten bei Not-Stopp, die Anzahl zulässiger Not-Stopps bei verschiedenen Anwendungsbedingungen oder auch Informationen zur geometrischen Anbindung. Das sorgt für gute Orientierung.“

Bremsen für Leichtbauroboter und Cobots

Bei Leichtbaurobotern wird oft eine Hohlwellenkonstruktion zur Leitungsdurchführung im Innenraum gewünscht, damit keine außenliegenden Leitungen stören. Die Baureihe ROBA-servostop Cobot ist aufgrund ihres Aufbaus perfekt in diese Hohlwellenkonstruktionen integrierbar. Damit der Leichtbauroboter seinem Namen gerecht wird, müssen auch seine Komponenten leicht sein. Roboter nehmen für verschiedenen Arbeitsschritte oftmals wechselnde Positionen ein. Mit leichten Bremsen erzielen sie eine höhere Dynamik, weil sie schließlich auch diese mitbewegen müssen.

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Ferdinand Mayr präsentiert Neuheiten zur SPS

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Im neuen Baukasten können Anwender zwischen klassischen Servobremsen im Motor, mit Nabe und verzahntem Rotor, klassisch oder schlank in der Bauform wählen. Solch eine schlanke und leichtbauende Ausführung ist die sogenannte Pad-Lösung, die über einen großen Innendurchmesser verfügt. Die Hohlwellenlösung wurde speziell für die Integration in das Robotergelenk entwickelt. Die besonders kompakten Lösungen sind zudem leicht und bieten ideale dynamische Eigenschaften. Auch die klassischen Bremsen mit Nabe und verzahntem Rotor lassen sich kundenspezifisch anpassen und direkt in ein Gelenk integrieren. Eine axiale Positionierung zur Welle ist hier nicht notwendig.

Ausfallsichere Linearbremse mit hohen Haltekräften

Weil immer mehr Elektromotoren hydraulische oder pneumatische Systeme ersetzen, müssen diese mit Sicherheitsbremsen ausgestattet werden. Die elektromagnetische Linearbremse Roba-linearstop ist ein ausfallsicheres System, das über hohe Haltekräfte verfügt. Es bremst dynamisch und überzeugt mit kurzen Schaltzeiten.

Diese sind wichtig für den Bremsweg, denn in der Zeit des freien Falls bis die Bremse schließt und die Verzögerung einsetzt, beschleunigt sich die Masse zusätzlich – unter Umständen werden dabei die zulässigen Werte der Bremse überschritten. Anwender sollten daher bei der Auswahl ihrer Sicherheitsbremsen nicht nur auf möglichst kurze, verifizierte Schaltzeiten achten, sondern auch darauf, dass die Schaltzeiten über die gesamte Lebensdauer der Bremse eingehalten werden.

Hier kommt das Bremsenmonitoring ins Spiel. Waren bisher Servobremsen aufgrund ihrer kleinen Luftspalte oder Einbausituation gar nicht überwachbar, bietet Mayr nun mit dem nachrüstbare sonsorlos arbeitende Modul Roba-brake-checker eine intelligente Lösung. 

Einbau von Sicherheitsbremsen in vertikale Achsen

16.08.2023 | Mayr Antriebstechnik präsentiert zur EMO 2023 sein umfassendes Portfolio an elektromagnetischen, pneumatischen und hydraulischen Sicherheitsbremsen für die Absicherung vertikaler Achsen in Werkzeugmaschinen (WZM) und Bearbeitungszentren. Diese Vertikalachsenbremsen sichern alle Gefährdungssituationen ab, die beim Betrieb von schwerkraftbelasteten Achsen auftreten können.

Mit einer Checkliste bietet das Unternehmen Unterstützung bei der Validierung der Sicherheitsbremsen. Kombiniert man diese Vertikalachsenbremsen mit Modulen für das Bremsenmonitoring werden sie Industrie 4.0 fähig. Zudem lässt sich damit kostbarer Wartungsaufwand einsparen. Lesen Sie, was der Entwicklungsingenieur in seiner Konstruktion beachten muss und erfahren Sie, welche Lösungen der Antriebsspezialist dafür bietet.

Checkliste zur Validierung der Sicherheitsbremsen

Für die Sicherheit schwerkraftbelasteter Achsen in Werkzeugmaschinen ist der Konstrukteur/die Konstrukteurin verantwortlich. Aus dem zu beurteilenden Risiko muss eine Sicherheitsfunktion definiert werden. Danach ist jeder Baustein der Kette zu validieren. Mayr Antriebstechnik erleichtert den Entwicklern die Arbeit mit einer Validierungshilfe, welche die Flut an Informationen bündelt. Mit einer übersichtlichen nach DIN EN ISO 13849-2 strukturierten Checkliste kann die richtige Auswahl der Bremsen einfach und zuverlässig kontrolliert werden. Nach der Risikobeurteilung und Validierung der einzelnen Bauteile müssen mögliche auftretende Gefahren erkannt und auf das Minimum reduziert sein.

Vertikale WZM Achsen und ihre Anforderungen

Vertikale Achsen dienen als Z-Achse in Werkzeugmaschinen, wo sie für die Werkzeugaufnahme vorgesehen sind. Sie finden zudem Anwendungen in Portalen oder anderen Szenarien. Vertikale Achsen sind grundsätzlich schwerkraftbelastet. Deshalb sind sie riskant für Mensch und Maschine und müssen ausreichend abgesichert werden.

„Bediener müssen immer wieder unter einer vertikalen Werkzeugmaschinenachse arbeiten, sei es zum Beladen mit einem neuen Werkstück oder beim Beseitigen einer Störung“, erklärt Andreas Merz, Produktmanager bei Mayr Antriebstechnik. „Durch die allseits präsente Schwerkraft bergen diese Achsen ein potenzielles Risiko zum Abstürzen der Last oder dass diese zumindest unkontrolliert absinkt.“

Die Hersteller von Werkzeugmaschinen müssen bei der Projektierung einer neuen Maschine eine Risikoanalyse für sicherheitskritische Achsen durchführen. Dabei ermitteln sie den erforderlichen Performance Level (PL) nach DIN EN ISO 13849-1. Diese Sicherheit muss einhergehen mit einer wirtschaftlichen Konstruktion. Mit einer zusätzlichen Sicherheitsbremse lässt sich das geforderte Performance Level erreichen. Mayr Antriebstechnik bietet hat hierür ein breites Portfolio an zuverlässigen Sicherheitsbremsen zur Absicherung schwerkraftbelasteter Achsen und ebenso Module für das Condition Monitoring an.

Der Lebenszyklus einer neuen Maschinen Generation beträgt heute 5 bis 10 Jahre und sollte entsprechend zukunftsfähig ausgeführt sein. Künftige Maschinen und Anlagen sind zudem Großteils vernetzt, was wiederum vernetzungsfähige Komponenten erfordert. Das betrifft sicherheitsrelevante sowie wartungsbedürftige Bauteile, die einen Stillstand der Maschine verursachen können. Auch die Kommunikationsfähigkeit zwischen Maschine, Transport und Roboter ist zu gewährleisten.

„Wir sind hier noch in einem Frühstadium, was es schwierig macht, diese Entwicklung umzusetzen. Besonders den häufig geäußerten Wunsch nach Standardisierung in der Datenkommunikation gilt es zu erfüllen“, sagt Andreas Merz. Daher engagiert sich das familiengeführte Unternehmen in Mauerstetten im VDMA Arbeitskreis Industrie 4.0 / UPC UA, der sich mit der Thematik beschäftigt.

Die Sicherheitsbremsen eignen sich bestens für eine Vernetzung, bedenkt man, wo sie überall platziert sind. Die Roba-stop M etwa befindet sich an einem Motor oder Hebezeug, die Roba-servostop im Servomotor. Eine Roba-topstop Bremse eignet sich als Zwischenflanschlösung in Vertikalachsen, während die Roba-linearstop an der Stange, die Roba-pinionstop an der Zahnstange oder die Roba-guidestop direkt an der Profilschiene funktionieren.

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Condition Monitoring für Kupplungen und Bremsen 4.0

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Bei der Absicherung von Vertikalachsen in Werkzeugmaschinen ist es meist sinnvoll, zwei verschiedene Bremsen einzusetzen. Durch ihre unterschiedlichen Anbaupositionen greifen die Bremsen an unterschiedlichen Positionen ein. Weil sie in Aufbau und Funktionsweise verschieden sind, unterscheiden sich hier auch die möglichen Ausfallszenarien. Damit sind die Sicherheitsbremsen unabhängig und bieten eine hochwertige Redundanz.

Vielfältige Bremsen zur Absicherung der Werkzeugmaschine

Wie bereits erwähnt bietet Mayr Antriebstechnik eine Vielzahl an Möglichkeiten zur Absicherung durch Bremsen: Nachfolgend stellen wir Ihnen die wichtigsten vor:

Modul zwischen Spindel und Motor

Das modulare Bremssystem Roba-topstop eignet sich für den Anbau an Servomotoren. Mit ihren angepassten Flansch-Abmessungen kann diese Bremse in bestehende Konstruktionen zwischen Servomotor und Gegenflansch integriert werden. Als eigenständiges Modul hält sie die Vertikalachse sicher in jeder beliebigen Position. 

Die Achse muss nicht mehr zusätzlich abgestützt werden, was beispielsweise den Wechsel des Antriebsmotors deutlich beschleunigt. Die Sicherheitsbremse erfüllt hohe IP-Standards und ist bis Schutzart IP66 erhältlich.

Bei Stromausfall oder in einer NOT-Halt Situation bringt die Bremse Lasten schnell und sicher zum Stillstand. Im Rahmen einer freiwilligen Baumusterprüfung durch die DGUV (Deutsche Gesetzliche Unfallversicherung) wurde die Sicherheitsbremse als „bewährtes Bauteil“ im Sinne der Kategorie 1 nach DIN EN ISO 13849-1 bestätigt.

Linearbremsen für Rundstangen oder Führungsschienen

Mit der Roba-guidestop und der Roba-linearstop stehen zwei bewährte Sicherheitsbremsen für die Absicherung linearer Bewegungen zur Verfügung. Diese Bremsen wirken entweder auf separate Rundstangen oder auf Führungsschienen. Die Roba-linearstop (Kolbenstange) und die Roba-guidestop (Führungsschiene) eignen sich besonders für den Einsatz in schwerkraftbelasteten Achsen, da sie direkt an den Massen angebracht werden, die abgebremst bzw. gehalten werden sollen.

Mit diesen Bremsen können Antriebselemente wie Zahnriemen, Kupplungen oder Spindelmuttern, welche in anderen Bremssystemen im Kraftfluss sind und Einfluss auf die Sicherheit haben, außer Acht gelassen werden. Werden Linearbremsen zudem als zweite Bremseinheit zum Beispiel zusätzlich zu einer Motorbremse eingesetzt, sorgt ihr Wirkprinzip – auf eine Stange oder Schiene – außerdem für eine diversitäre Redundanz mit einem erhöhten Common Cause Failure Wert (CCF-Wert). 

Die Roba-guidestop Sicherheitsbremse für Führungsschienen bremst sicher und zuverlässig auf der Profilschiene. Dabei klemmt sie hochsteif und spielfrei. Die Bremse wird unmittelbar an den zu haltenden Lasten angebracht. Somit werden zusätzliche Belastungen auf den Antriebsstrang vermieden. Ein unmittelbarer Halt ist garantiert. Die spielfreie Klemmung direkt auf der Profilschiene versteift außerdem die NC-Achse. Damit wird die Prozessgenauigkeit in den Anlagen erhöht. Das erhöht auch die Zerspanleistung und kann bei einer Schwerzerspanung noch weitere Vorteile mit sich bringen. Es gibt die Sicherheitsbremse in einer hydraulischen, pneumatischen und elektromagnetischen Version.

Die Roba-linearstop Sicherheitsbremse wurde für das Abbremsen und Halten linear bewegter Massen konzipiert. Die Klemmeinheit wirkt unabhängig vom Antrieb auf eine Kolbenstange. Sie funktioniert nach dem Fail-Safe-Prinzip und erzeugt die Bremskraft durch Druckfedern.

Die Bremse wird hydraulisch, pneumatisch oder elektromagnetisch gelüftet. Die elektromagnetische Variante ist bisher einzigartig am Markt. Es gibt die Roba-linearstop als robuste Klemmeinheit für Not-Halt Situationen und als Bremseinheit für eine hohe Anzahl an dynamischen Bremsungen. Die einbaufertigen Bremsen sind ab Werk eingestellt.

„Wir führen als einziger Hersteller elektrisch öffnende Linearbremsen, die gleichzeitig auch Sicherheitsbremsen sind“, erläutert Bernd Kees, Produktmanager bei Mayr Antriebstechnik. 

Für den Anbau am freien Wellenende

Die Roba-stop-M Sicherheitsbremsen wurden für den Anbau am freien Wellenende entwickelt. Bewegte Massen oder Lasten bremsen sie aus der Bewegung heraus bis zum sicheren Halt ab.

Die Roba Stop M Bremse hält die Achse in jeder beliebigen Position, sei es bei Stromausfall, im Fehlerfall oder falls die Servobremse im Antrieb versagt. Ein unkontrolliertes Absinken oder Abstürzen wird in jedem Fall verhindert.

Bremse für Achse mit Zahnstangenantrieb

Die Roba-pinionstop wird als zusätzliches Bremssystem für eine vertikale Achse mit Zahnstangenantrieb angeboten. Eine integrierte Ritzelwelle greift an beliebiger Position direkt in die Zahnstange ein. So arbeitet sie unabhängig vom Antriebsmotor. Das einbaufertige Bremsmodul mit Ritzelwelle verfügt über eine eigenständige, elektromagnetisch gelüftete Federdruckbremse.

Vernetzte Sicherheitsbremse und Bremsenmonitoring

Zum Monitoring der Sicherheitsbremsen hat Mayr das nachrüstbare Modul Roba-brake-checker entwickelt. Damit unterzieht der Anwender seine Maschine einer permanenten Inspektion. Werkzeugmaschinen profitieren besonders davon, wenn Informationen der verschiedenen Achsen zusammenkommen.

Sensorlos erkennt der Roba-brake-checker durch eine erweiterte Analyse von Strom und Spannung die Bewegung der Ankerscheibe vom Schaltschrank aus. So ist der Anwender über den Zustand seiner Bremse informiert. Neben der Überwachung von Schaltzustand und kritischer Spulentemperatur überwacht das Modul präventiv die Funktion hinischtlich Verschleiß und Zugweg- oder Zugkraftreserve. Sie vermitteln, ob der Magnet die Bremse noch lüftet. Das Monitoring Modul bildet bei der Überwachung deutlich mehr Parameter ab als es eine herkömmliche Schaltzustandskontrolle vermag. Damit wird die Wartung planbar. Der Roba-brake-checker lässt sich übrigens auch in Fernwartungssysteme integrieren.

Drei Optionen für das Bremsen Monitoring

„Mit unserem Roba-brake-checker bieten wir drei Optionen für alle Monitoring Wünsche“, so der Produktmanager. In der Standardausführung werden die Ausgangssignale durch die Steuerung bearbeitet. Eine bedingte vorausschauende Wartung ist damit möglich. Diese ist vergleichbar mit den Ergebnissen eines Mikroschalters oder Temperaturfühlers.

Mit einer zusätzlichen Platine und einer kundenspezifischen Kommunikations-Schnittstelle wie Ethernet, WLAN, OPC UA oder optisch können die Schaltzeiten überwacht werden. Daraus lassen sich Rückschlüsse auf den Verschleiß ziehen. Fehleranalyse und Optimierung sind ebenfalls möglich, wenn andere Systemkomponenten hinsichtlich Haltestrom, Temperatur, Widerstand, Spulen Spannung, Temperatur, Widerstand oder Leistung aufeinander abgeglichen werden. Damit können Verläufe ausgewertet, Auffälligkeiten im Bearbeitungsprozess erkannt oder Schlüsse aus komplexen Zusammenhängen gezogen werden. So können beispielsweise ein Motor oder die Linearachse mit ihrem Verhalten auf die Sicherheitsbremse abgeglichen werden. Außerdem können mehrere Maschinen oder Anlagen aufeinander abgestimmt werden.

Als dritte Option folgt die Integration einer Monitoring Funktion als Lizenz Modell in die Maschinen Steuerung des Kunden. Das umfasst die Validierung und Freigabe der Sicherheitsbremsen durch den Antriebsspezialisten. Zusätzliche Bauteile werden nicht benötigt. Der Hersteller leistet Support für Integration und Datenauswertung. 

Ressourcenschonende, wirtschaftliche Motorbremse

17.10.2022 | Mayr Antriebstechnik berücksichtigt bei der Entwicklung seiner Sicherheitsbremsen nicht nur das Energieeinsparpotenzial während des Betriebs, sondern kümmert sich auch um einen ressourcenschonenden Umgang mit dem Material.

Mit der Roba-stop-M Eco kommt vor diesem Hintergrund eine neue, schlanke Version der bewährten Roba-stop-M Bremse auf den Markt. Die neue kompakte Variante reduziert die Eigenschaften der Roba-stop-M auf das Wesentliche, ist aber genauso robust und zuverlässig wie die Basis Motorbremse.

Die neue solide Bremse für den Serieneinsatz wird den meist nachgefragten Anforderungen voll und ganz gerecht und das bei deutlich reduziertem Materialaufwand und wirtschaftlichen Kosten.

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Hochperformante Pitch-Bremsen für Windenergieanlagen

08.09.2022 | Der Trend geht auch in der Windkraftanlage hin zu Servomotoren für Pitch-Antriebe, wo sie die geregelten AC-Antriebe weitgehend ersetzen. Das stellt auch die Bremssysteme vor neue Herausforderungen. Mayr Antriebstechnik stellt hierfür auf der Wind Energy 2022 seine neu entwickelte und auf die hohen Anforderungen der Windräder optimierte Roba-stop-M-Pitch-Bremse vor.

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Elektromagnetische Linearbremse mit 10-fach schnellerer Schaltzeit

23.11.2021 | Zur Absicherung von linearen Bewegungen bei Stillstand z. B. durch Stromausfall werden oft Sicherheitsbremsen eingesetzt. Sie wirken auf separate Rundstangen bzw. Kolbenstangen oder Führungsschienen. Abhängig von den Anwendungen kommen hier oft pneumatisch oder hydraulisch öffnende Bremsen zum Einsatz, weil sie hohe Haltekräfte bieten.

In immer mehr Maschinen und Anlagen werden allerdings heute Systeme, die hydraulisch und pneumatisch wirken, durch elektrische Antriebe ersetzt. Zur Absicherung dieser Elektromotoren kommen zunehmend Sicherheitsbremsen zum Einsatz. Hierfür hat Mayr Antriebstechnik mit der neuen elektromagnetischen Linearbremse Roba-linearstop ein ausfallsicheres System mit hohen Haltekräften konzipiert. Die Federdruckbremse bremst dynamisch mit kurzen Schaltzeiten.

Die elektromagnetische Ausführung dieser Linearbremsen Baureihe eignet sich generell für alle Anwendungen, wo keine Kompressoren oder Aggregate für Druckluft und Ölhydraulik eingesetzt werden. Gerade in der Medizintechnik oder Lebensmittelindustrie sorgt die fluidfreie Version für eine saubere Bremslösung. Da Antriebsachsen verstärkt mit Elektromotoren ausgestattet werden, liegen rein elektrische Systeme heute auch zur Absicherung im Trend.

„Wir führen als einziger Hersteller elektrisch öffnende Linearbremsen, die gleichzeitig auch Sicherheitsbremsen sind“, erklärt Bernd Kees, Produktmanager bei Mayr Antriebstechnik in Mauerstetten. Diese arbeiten nach dem Fail-Safe-Prinzip. Sie erzeugen die Bremskraft durch Druckfedern und sind im energielosen Zustand geschlossen. Die neue Baureihe der elektromagnetischen Bremsen Roba-linearstop enthält sechs Baugrößen mit Kräften von 70 bis 17.000 N.   

„Die meisten auf dem Markt verfügbaren Linearbremsen fungieren als statische Klemmeinheiten und sind dafür konzipiert, die Achsen im Stillstand zu halten“, erläutert Bernd Kees. „Allerdings können sich Personen auch während der Inbetriebnahme, der Wartung oder sogar während des Produktionsprozesses unter schwebenden Lasten aufhalten, ohne dass zuvor die Lastübergabe auf die mechanische Linearbremse erfolgt ist.“

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Roboterarm | auch als Bausatz

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Kommt es in diesen Betriebszuständen zu einem Komplettausfall des Antriebs, ist die Linearbremse allein für das sichere Verzögern der Last verantwortlich. Deshalb ist eine Sicherheitsbremse von Mayr auch für solch ein dynamisches Bremsen ausgelegt. Das Unternehmen hat die Bremsen als Sicherheitsbauteil nach der Maschinenrichtlinie (2006/42/EG) freiwillig einer Baumusterprüfung unterzogen.

Funktion und Wirkprinzip der linearen Sicherheitsbremsen

Roba-linearstop Sicherheitsbremsen halten bei Stromausfall oder Not-Aus vertikale Achsen zuverlässig in jeder beliebigen Position. Die elektrischen Leitungen lassen sich kostengünstig und leicht verlegen, teure Komponenten wie Wegeventile, Schnellentlüftungsventile und Druckschläuche bzw. Rohrleitungen entfallen. Wo dagegen bereits ein Pneumatiknetz oder Hydrauliksystem installiert ist, können Anwender passend zu den jeweiligen Anwendungen auf die bewährten pneumatischen oder hydraulischen Ausführungen der Roba-linearstop Linearbremse zurückgreifen. Auch die pneumatiche und hydraulische Bremsenausführung arbeiten nach dem Fail-Safe-Prinzip mit duch Druckfedern erzeugter Bremskraft. 

Beim Verfahren des Schlittens verschiebt sich die Bremsstange axial in der Roba-linearstop. Sie wird beim Schließen der Bremse spielfrei gehalten. Tellerfedern erzeugen die Bremskraft und übertragen sie spielfrei über eine konische Fläche auf eine Spannzange. Diese klemmt die Bremsstange stufenlos, ohne deren Position zu verändern. Im geschlossenen Zustand ist die Bremse in beide Bewegungsrichtungen belastbar.

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Flüsterleise Aufzugsbremse sichert Aufzüge und Fahrtreppen

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Die Roba-linearstop funktioniert ohne selbst verstärkende Keilwirkung und wirkt so in beide Bewegungsrichtungen. Durch die sehr kurze Reaktionszeit und Krafterzeugung ohne Keilwirkung sackt die Achse beim Schließen nicht ab – ein großer Vorteil gegenüber Bremsen mit selbst verstärkender Keilwirkung. Die elektromagnetischen, pneumatischen und hydraulischen Versionen der Roba-linearstop sind vollwertige Sicherheitsbremsen. Sie ermöglichen es, Achsen aus der Bewegung zuverlässig abzubremsen. Bei dynamischen Bremsungen sind Gleitgeschwindigkeiten von bis zu 2 m/s zulässig.

Als kompakte Bremseinheit lässt sich die Roba-linearstop einfach, schnell und ohne aufwändige Einstellarbeiten auch in bereits bestehende Konstruktionen integrieren. 

Kurze Schaltzeit über lange Lebensdauer

Um die  Sicherheit von Mensch und Maschine besonders bei sicherheitskritischen und vertikalen Achsen zu gewährleisten, sind kurze Anhaltewege wichtig. Entscheidend für den Bremsweg ist dabei die Schaltzeit der Sicherheitsbremse. Denn während des freien Falls bis sie schließt und die Verzögerung einsetzt, beschleunigt sich die Masse zusätzlich.

Die Ingenieure von Mayr haben deshalb bei der Entwicklung der elektromagnetischen Linearbremsen besonderes Wert auf die kurzen Schaltzeiten gelegt. „Im Vergleich zu bisher üblichen Produkten schalten unsere Bremsen um den Faktor 10 schneller“, ergänzt Bernd Kees. Größtmögliche Sicherheit gibt es aber nur, wenn die projektierten Schaltzeiten über die gesamte Lebensdauer garantiert sind. Das wird durch eine zuverlässige Schaltzustandskontrolle über das Ansteuermodul realisiert. Für größere Bremsen ab Baugröße 40 gibt es eine Überwachungsmöglichkeit mit Näherungsinitiator.

Neben den Linearbremsen für Kolbenstangen arbeitet der Anbieter für Kupplungen und Bremsen bereits an der nächsten Innovation. Die elektrische Sicherheitsbremse für Profilschienen Roba-guidestop für Schienen steht in den Größen 25 bis 45 kurz vor der Marktreife.

Servo Sicherheitsbremse richtig auswählen

03.06.2020 | Die Sicherheitsbremse zum Halten einer bestimmten Position und für Not-Halt-Situationen ist ein wichtiger Bestandteil im Servoantrieb. Neben der korrekten Auslegung ist die Überwachung der Servo Bremse gefragt, besonders wenn sie in die Systeme integriert oder sehr klein sind. Bislang gelten sie in diesen Fällen als nicht überwachbar. Mayr Antriebstechnik hat mit der Roba-servostop eine Servo Sicherheitsbremse im Baukastensystem entwickelt, die besonders in der Robotik eine Lösung bietet. Intelligentes Bremsenmonitoring stellt die Überwachung sicher. 

Servoantriebe sind heute weit verbreitet. Sie finden Einsatz in Industrierobotern, vertikalen Achsen von Werkzeugmaschinen oder Servoachsen in der Medizintechnik. Zum üblichen Aufbau von Servoantrieben gehören Sicherheitsbremsen, die im Stillstand die Position des Antriebs sicher halten und ihn im Notfall wie bei Stromausfall sicher zum Stillstand bringen.

Roboter waren schon vor der Covid-19 Pandemie auf dem Vormarsch, doch wird diese Entwicklung im Bereich der Medizintechnik in dieser außergewöhnlichen Zeit noch einmal begünstigt. Der Einsatz von Servicerobotern wird vierorts diskutiert wie für Corona Teststationen oder zur Desinfektion von Räumen. Die Roboter sollen hier helfen, Kontakte zu vermeiden und die Übertragung von Krankheiten zu minimieren.

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Sich anpassendes Exoskelett für den Schlaganfall Patienten

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Dort wo die Zusammenarbeit von Menschen und Robotern intensiviert wird, steigt aber auch das Gefahrenpotential. Bei Stromausfall beispielsweise muss ein im Einsatz befindlicher Roboterarm sofort exakt gehalten werden, um in der Nähe befindliche Personen nicht zu gefährden. Deshalb sollten Entwickler schon in der Konstruktionsphase das unbeabsichtigte Absinken einer Last und unzulässig lange Anhaltewege dauerhaft ausschließen. Entscheidend dabei sind die richtige Auswahl der Sicherheitsbremsen sowie deren korrekte Integration in das Gesamtsystem.

Sicherheit dank Fail-Safe Prinzip

Die richtige Auswahl der Sicherheitsbremsen und deren korrekte Integration in das Gesamtsystem sind entscheidend für die zuverlässige Funktion des Servosystems. Sicherheitsbremsen nach dem Fail-Safe-Prinzip sind dabei die erste Wahl. Sie sind im energielosen Zustand geschlossen und liefern das geforderte Bremsmoment auch bei Stromausfall, Not-Stopp oder bei einer zum Beispiel durch Kabelbruch verursachten Unterbrechung der Energieversorgung.

Damit die elektromagnetische Sicherheitsbremse auch in Anwendungen für Not-Stopp-Situationen ausreichend Reibarbeit leistet und Bewegungen mit definiertem Bremsmoment abbremst, benötigt sie einen spezifischen Reibbelag mit dazugehöriger Stahlgegenreibfläche. Während dies bei Federdruckbremsen üblich ist, stoßen Permanentmagnetbremsen mit ihren Stahl-auf-Stahl-Reibkombinationen hier an ihre tribologischen Grenzen.

Sicherheitsbremse aus dem Baukasten

Mit der Roba-servostop Sicherheitsbremse hat Mayr eine Federdruckbremse für Servomotoren entwickelt, die speziell für die hohen Anforderungen der Robotik konzipiert ist. Die Entwicklung basiert dabei auf rund 20 Jahren Erfahrung aus der Zusammenarbeit mit renommierten Forschungsinstituten. „Unsere Leichtbaubremsen bewähren sich heute in unzähligen Robotik Applikationen weltweit“, erklärt Bernd Kees, Produktmanager bei Mayr Antriebstechnik in Mauerstetten.

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Predictive Maintenance mit künstlicher Intelligenz für Roboter

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„Aktuell haben wir eine neue Standardbaureihe etabliert. Das erlaubt uns, die unterschiedlichsten Einbausituationen durch ein sinnvolles Baukastenprinzip effektiv zu bedienen. Kunden profitieren vom schnellen Überblick über die verschiedenen Lösungen. Die Baulänge ist bei Servomotoren häufig ein Thema, das bedeutet, schlanke Bremsen sind hier von Vorteil. Auch diesem Trend trägt die neue Standardbaureihe Rechnung,“ erläutert Bernd Kees weiter. Aus dem neuen Baukasten können Anwender zwischen klassischer Servobremse im Motor, Nabe und verzahntem Rotor in  klassischer oder schlanker Bauform auswählen.

Es gibt noch eine weitere schlanke und leichtbauende Variante: die sogenannte Pad-Lösung mit großem Innendurchmesser. Die Servobremse mit Hohlwelle wurde speziell für die Integration in das Robotergelenk konzipiert. Diese Sicherheitsbremse ist besonders kompakt, leicht und bietet sehr gute dynamische Eigenschaften. Aber auch die klassischen Bremsen mit Nabe und verzahntem Rotor können kundenspezifisch angepasst werden und sind direkt in ein Gelenk integrierbar. Eine axiale Positionierung zur Welle ist hier nicht notwendig.

Roba-servostop Bremsen sind sehr leicht und im magnetischen Aktuieren extrem schnell. Zudem verfügen sie über eine hohe Leistungsdichte und Verschleißfestigkeit. Die Sicherheitsbremsen bieten eine hohe zulässige Reibarbeit bei dynamischen Bremsungen. „Daneben sind die Roba-servostop Bremsen so ausgelegt, dass der Bauraum optimal ausgenutzt und möglichst viel Energie eingespart wird“, erläutert Bernd Kees.

„Ein weitaus größeres Einsparpotenzial bietet sich aber im Betrieb durch die intelligente Ansteuerung der Sicherheitsbremse mit einem Roba-switch Gleichrichter: Denn nur beim Einschalten wird die Bremse kurzzeitig mit einer hohen Spannung bestromt. In dieser Phase ist eine hohe Magnetkraft erforderlich, um die Ankerscheibe über den Luftspalt anzuziehen.

Liegt die Ankerscheibe dann allerdings am Spulenträger an, reicht eine wesentlich kleinere Magnetkraft aus, um die Bremse offen zu halten. Deshalb kann in dieser Phase die Spannung deutlich abgesenkt werden. Senkt der Gleichrichter die Spannung nach dem Lüften der Bremse auf ein Drittel des Wertes ab, sinkt die Spulenleistung und damit auch der Energieverbrauch auf nur mehr ein Neuntel.  

Servobremsen nicht immer integriert

In Anwendungen der Industrie sind Servosysteme üblich, in denen die Bremse integriert ist. Anwender haben wie schon erwähnt, die Wahl zwischen klassischen Servobremsen im Motor, mit Nabe und verzahntem Rotor oder der Pad-Lösung mit Hohlwelle. Diese Einbausituation birgt spezifische Herausforderungen. So kann die Temperatur in einem Servomotor bis zu 120° C erreichen.

Also müssen alle Komponenten der Bremse für solche Temperaturen ausgelegt sein. Zudem werden Servobremsen im Motor bevorzugt in der A-Lagerseite eingebaut. Hier befindet sich das Festlager und Temperaturdehnungen können die Bremse nicht gravierend beeinflussen. Bremsen von Mayr lassen sich aber problemlos auch im B-Lagerschild des Motors integrieren. Denn das Zusammenspiel von Lagerspiel und Temperaturdehnung in der Konstruktion wirkt sich hier nicht negativ auf die Funktion und Zuverlässigkeit der Bremsen aus. Alternativ können Anwender Anbaubremsen einsetzen, die modular an den Motor angefügt werden.

Die Elektromagnetische Sicherheitsbremse bietet zudem eine hohe zulässige Reibarbeit bei dynamischen Bremsungen. Normalerweise wählt man bei Servoantrieben zugunsten guter Regeleigenschaften und hoher Dynamik Lasten / Massenverhältnisse (Last / Motor) von 3:1 oder kleiner. Bei den Bremsen renommierter Hersteller sind durch hohe zulässige Reibarbeiten und Reibleistungen Lasten / Massenverhältnisse von 30:1 und mehr möglich. Bei diesen außen angebauten Bremsen ist üblicherweise eine Zustandsüberwachung per Mikro- oder Näherungsschalter möglich.

Bei den integrierten Bremsen sieht das Ganze anders aus. Sie galten bisher als nicht überwachbar, weil durch Einbausituation, Betriebstemperatur und die extrem kleinen Luftspalte keine Schalter oder Sensoren verwendet werden können. Das ist im Hinblick auf die immer stärkere Vernetzung von Maschinen im Industrie 4.0 Zeitalter ein Problem.

Natürlich liefert die Steuer- und Regelelektronik des Servoantriebs Daten, die auch Rückschlüsse auf den Zustand des Gesamtsystems erlauben. Die Sicherheitsbremse selbst bleibt aber stumm. Dabei wären auch bei geschlossenen Systemen Daten aus der Bremse sehr hilfreich zum Beispiel zur vorausschauenden Wartung.

Ein intelligentes Monitoring könnte zum Beispiel auf das Ende der Lebensdauer vom Reibbelag hinweisen. Der Wartungstermin ließe sich mit Rücksicht auf den gesamten Betriebsablaufs planen. Eine Überwachung wäre also auch für die in Servoantrieben integrierte Sicherheitsbremsen sehr sinnvoll.

Breit gefächerte Anwendungsbeispiele 

Für die Sicherheitsbremsen von Mayr gibt es kaum eine Branche, die der Antriebsspezialist nicht bedient. Sie sichern Mensch und Maschine in Aufzügen und Fahrteppen, in der Bühnentechnik, Bahnindustrie, Prüfstandstechnik und Stahlindustrie, in Windkraftanlagen, Krananlagen und Windentechnik, Extrudern, Abwassertechnik, im Tunnel und Bergbau und den nachfolgenden Branchen unserer Anwenderberichte:

Sicherheitsbremse für den Robco Roboter Bausatz

27.08.2023 | Das Unternehmen Robco bietet einen modularen Roboter-Bausatz für die industrielle Fertigung. In den Roboterarmen sorgen schlanke und leichtbauende Roboterbremsen aus dem Standard-Baukasten von Mayr Antriebstechnik für die nötige Sicherheit.

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Linearbremse sichert Anlage bei der Produktion von Käse

23.10.2019 | Die Anlagen zur Herstellung von Käse sind genauso ausgereift wie die Feinkost selbst. Der französische Hersteller Chalon Mégard setzt in seinen Anlagen zur Käseproduktion auf die zuverlässige Linearbremse von Mayr. Die korrosionsgeschützen Bremssysteme sorgen dafür, dass die schweren Käselaibe nicht abstürzen.

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Sicherheitsbremsen und Wellenkupplungen für die Getränkeindustrie

18.09.2019 | Beyer Maschinenbau plant, entwickelt und baut effiziente Pack- und Palettieranlagen für die Getränke- und Lebensmittelindustrie. In Hubanwendungen sorgen die „Roba-linearstop“ Sicherheitsbremsen on Mayr zuverlässig für die Sicherheit von Mensch und Material.

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Elektromagnetische Bremsen sichern Vertikalachse in Roboter

16.10.2018 | Mit dem neuen Linearportalroboter LGR-3 bietet Fibro Läpple ein modulares System für das Be- und Entladen sowie für das Handling von Werkstücken. In der elektrischen Ausführung des Portals setzt man zur Absicherung der Vertikalachse auf elektromagnetischen Bremsen von Mayr.

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Profilschienenbremsen sichern Rundtaktmaschine bei Krause+Mauser

04.08.2016 | In der Krause+Mauser Rundtaktmaschine Reflex zur Bearbeitung von Achsschenkeln sorgen spielfreie Profilschienenbremsen von Mayr für höchste Funktionssicherheit. Sie wirken direkt auf die bewegten Massen der Vertikalachsen und schützen Personen und Material.

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Sicherheitsbremsen schützen den Patienten

03.06.2015 | Elektromagnetische Federdruckbremsen sichern präzise die Funktion von hochwertige medizintechnische Geräte wie Röntgenapparat, chirurgisches Mikroskop oder Elektrorollstuhl. Mayr bietet hierfür effiziente Lösungen für die hohen Anforderungen der Medizintechnik wie die Roba-stop-M.

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Mini-Bremse für Robotergelenke, die im Weltraum klettern

16.10.2015 | Der Kletterroboter Space Climber wurde für Missionen in schwierigem Gelände konzipiert. Speziell für seine intelligenten, kraftvollen Gelenke hat Mayr eine Mini-Bremse entwickelt. Sie überzeugt durch ihre kleinen Abmessungen und erhöht die Energieeffizienz des Roboters. 

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