Damit der Roboterarm nicht zittert

Ob in der Medizintechnik oder bei Industrie-Robotern, die in Produktionsstraßen mit Menschen kollaborieren – Roboterarme dürfen nach Ausschalten des Stroms, bei Stromausfall oder Not-Halt nicht unkontrolliert absinken oder abstürzen. Dafür sorgen die zuverlässigen Sicherheitsbremsen von mayr® Antriebstechnik.

Die Roboter sind auf dem Vormarsch. In allen wichtigen Industriebranchen – allen voran in der Automobilindustrie, gefolgt von der Elektro- und Elektronikindustrie sowie der Metallindustrie – aber auch in der Medizin wird die Zusammenarbeit von Mensch und Roboter immer enger. Die Roboterhersteller rechnen daher auch in den kommenden Jahren weltweit mit einer steigenden Nachfrage. Deutschland gehört dabei im Bereich der Robotik und Automation zu den führenden Nationen. Und dafür leisten auch die Komponentenhersteller wie mayr® Antriebstechnik, der Spezialist für Sicherheitsbremsen, Sicherheitskupplungen und Wellenkupplungen aus Mauerstetten im Allgäu, ihren Beitrag.

So kann das Unternehmen zum Beispiel bei der Entwicklung von Leichtbaubremsen auf eine langjährige Zusammenarbeit mit dem Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt zurückblicken. „Unsere Leichtbaubremsen, die vor annähernd 20 Jahren im Zuge des Forschungsprojekts LBR II begannen, haben sich heute als marktfähige Standardlösung etabliert und bewähren sich tagtäglich in unzähligen Robotik-Applikationen weltweit“, erklärt Bernd Kees, Produktmanager bei mayr® Antriebstechnik in Mauerstetten. „Die Herausforderung besteht heute darin, die unterschiedlichsten Einbausituationen durch ein sinnvolles Baukastenprinzip effektiv zu bedienen. Ganz aktuell haben wir sehr kleine Bremsen mit einem Bremsmoment von 0,03 Nm entwickelt. Diese Bremsen kommen unter anderem in der Medizintechnik, beispielsweise im Krankenhaus in operationsunterstützenden Robotern, zum Einsatz. Sie halten die Robotergelenke zuverlässig und sicher in Position. Denn bei einer OP, beispielsweise am Auge, darf der Roboterarm keinesfalls wackeln oder absacken.“

Sicherheit durch Fail-Safe-Prinzip

Diese Bremsen der bewährten ROBA®-servostop® Baureihe sind ruhestrombetätigte, elektromagnetische Federdruckbremsen, die nach dem Fail-Safe-Prinzip arbeiten: Im energielosen Zustand drücken Schraubenfedern gegen die Ankerscheibe. Der Rotor mit den Reibbelägen, der direkt mit dem Kundenbauteil verschraubt wird, wird zwischen der Ankerscheibe und der Bremsplatte gehalten. Wenn der Strom eingeschaltet wird, baut sich ein Magnetfeld auf. Die Ankerscheibe wird gegen den Federdruck an den Spulenträger gezogen. Der Rotor ist frei und der Motor kann durchlaufen. Fail-Safe Prinzip bedeutet also, nach Ausschalten des Stroms, bei Stromausfall oder Not-Halt bremst die Bremse zuverlässig und sicher und hält die Achsen in jeder beliebigen Position. Dies dient dem Schutz von Personen aber auch Material und ist in der Medizintechnik genauso wichtig wie beispielsweise bei Industrie-Robotern, die in Produktionsstraßen mit Menschen kollaborieren. Fällt dort zum Beispiel während eines Arbeitsvorgangs der Strom aus, muss der Roboterarm, der den Arbeitsschritt vornimmt, sofort exakt gehalten werden und darf nicht unkontrolliert absinken oder abstürzen.

Kleine Bremsen mit hoher Leistungsdichte

Die Sicherheitsbremsen von mayr® Antriebstechnik sind speziell für die hohen Anforderungen der Robotik konzipiert und gewährleisten sichere, konstante Haltemomente über die gesamte Lebensdauer. Sie zeichnen sich durch kompakte Abmessungen aus und sind nicht nur sehr leicht, sondern auch im magnetischen Aktuieren extrem schnell. Gleichzeitig sind sie leistungsdicht, verschleißfest und auch bei anspruchsvollen Umgebungsbedingungen wie z. B. Temperaturen innerhalb des Motors bis 120°C einsetzbar. 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 ROBA®-servostop® Bremsen sind durch hohe zulässige Reibarbeiten und Reibleistungen Lastmassenverhältnisse von 30:1 und mehr möglich.

Die einfache und robuste Konstruktion der Sicherheitsbremsen erlaubt eine einfache, schnelle und zuverlässige Montage: Der Betriebsluftspalt ist ab Werk vorgegeben. Eine genaue axiale Positionierung auf der Motorwelle ist im Gegensatz zu Permanentmagnetbremsen nicht erforderlich. Die ROBA®-servostop® Bremsen arbeiten immer exakt und zuverlässig, der magnetische Luftspalt wird von der mechanischen Einbausituation nicht beeinflusst. „Jede einzelne Sicherheitsbremse, die das Werk verlässt, muss nach der Komplettmontage und Einstellung eine 100%-Prüfung bestehen“, fasst Bernd Kees zusammen. „Alle ermittelten Messwerte werden zusammen mit der dazugehörigen Seriennummer der Bremse in unserer elektronischen Datenbank archiviert. Das gewährleistet eine 100-prozentige Rückverfolgbarkeit – denn Zuverlässigkeit und Sicherheit kennen keine Kompromisse.“

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Simone Dauer

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