Präzise Kraftpakete

Positionsgenau und stufenlos halten: Kompakte Schienenbremsen in Zahnstangen-Hubgetrieben

Ob Verkehrstechnik, Anlagen- und Maschinenbau oder Lebensmittel- und Chemieindustrie – überall dort, wo präzise und synchrone Positionieraufgaben gelöst werden müssen, kommen Zahnstangen-Hubgetriebe der Firma LEANTECHNIK zum Einsatz. In Getrieben der bewährten lifgo^® Serie setzt das Unternehmen auf ROBA^®-guidestop Sicherheitsbremsen von mayr^® Antriebstechnik. Diese Bremsen für Profilschienenführungen können Achsen stufenlos und in jeder beliebigen Position exakt halten. Sie werden pneumatisch gelüftet und erreichen dank Druckverstärker hohe Haltekräfte.

Sie müssen heben, führen und positionieren und dies schnell, präzise und kraftvoll – die Getriebe der lifgo^®-Serie von LEANTECHNIK mit linear geführter Zahnstange. „Die Getriebe kommen zum Beispiel in unserer Doppelhubsäule zur Anwendung“, erklärt Lukas Piofczyk, Konstrukteur bei LEANTECHNIK in Oberhausen. „Die Hubeinheiten der Säule verfahren dank eines separaten Antriebs unabhängig voneinander, sodass zwei Anlagen gleichzeitig betrieben werden können. Die Doppelhubsäule ist simpel, aber vielseitig einsetzbar.“ Sie findet sich unter anderem an sogenannten Rollfalzanlagen in Fertigungsstraßen in der Automobilindustrie.

An diesen Anlagen werden Anbauteile wie z.B. Fahrzeugtüren, Heckklappen oder Motorhauben produziert. In 3 Sekunden verfährt das Hubsystem der Säule bis zu 1.800 mm und bewegt Lasten bis zu 850 kg. Die eingesetzten Zahnstangengetriebe der lifgo^® linear 5.3-Serie haben eine Hubkraft von je 15.900 N und verfahren auf je einer Zahnstange pro Arbeitsbereich der Hubsäule. „Um die Anforderungen unserer Kunden zu erfüllen und noch mehr Anwendungsfälle abzudecken, waren wir auf der Suche nach einem Bremssystem, das für Not-Halt-Bremsungen geeignet ist und mit dem wir stufenlos in jeder beliebigen Position halten können“, beschreibt Piofczyk die Herausforderungen. „Die hohen Nenn-Haltekräfte von 15.000 N waren ein wichtiger Punkt. mayr^® Antriebstechnik ist der einzige Bremsenhersteller, mit dem wir diese Kraft pneumatisch erreicht haben.“

Große Lasten schnell gestoppt mit der stufenlosen Haltebremse

„Wir konnten die ROBA^®-guidestop Sicherheitsbremsen implementieren und auf unsere Schiene anpassen“, erläutert Sven Schürmann aus dem LEANTECHNIK-Marketing. „So bieten wir unseren Kunden mit dieser stufenlosen Haltebremse eine Alternative zu unserer eigenen Abstecksicherung. Die stufenlose Haltebremse hat mehr Sicherheitsfeatures und eröffnet unseren Kunden damit neue Möglichkeiten. Sie klemmt Lasten schnell, spielfrei und mit hoher Steifigkeit. Die Bremse senkt das Gefährdungsrisiko an schwerkraftbelasteten Achsen und garantiert durch ihre Fail Safe-Funktion auch bei einem Pneumatik-Ausfall die direkte und sichere Fixierung der Last.“ Zudem erreicht die stufenlose Haltebremse auf Basis der ROBA^®-guidestop Sicherheitsbremsen eine hohe Leistungsdichte. Geöffnet wird die Bremse mit Druckluft von 20 bis 30 bar. Normale Pneumatiknetze stellen diese Drücke nicht zur Verfügung. Kostenintensive Investitionen für Hochdruck-Kompressoren und entsprechende Leitungssysteme wären nötig, um ein solches Hochdrucknetz zu installieren.

„Wir gehen daher einen anderen Weg“, beschreibt Alexander Müller, Entwickler bei mayr^® Antriebstechnik, das Bremskonzept. „Um den nötigen hohen Betriebsdruck zu erreichen, kommt zusammen mit der Bremse ein kompakter Druckverstärker zum Einsatz, der den in Pneumatiknetzen üblichen Systemdruck von 4 bis 6 bar rein mechanisch, ohne Fremdenergie steigert.“ Dieses innovative Konzept ermöglicht eine punktuelle Druckerhöhung direkt vor der einzelnen Bremse, also unmittelbar dort im System, wo der höhere Druck gebraucht wird – somit genügen kurze Hochdruckleitungen. „Das Konzept braucht wenig Platz, ist einfach, sicher und wirtschaftlich. Nach Erreichen des Ausgangsdrucks wird keine weitere Energie mehr verbraucht“, fasst Müller zusammen.

Sicherheit durch direkte Klemmung

Stufenlose Haltebremsen wie die ROBA^®-guidestop Sicherheitsbremse wirken mit sehr hoher Steifigkeit direkt auf die Linearführung. Das bedeutet, sie sind also unmittelbar an den Massen angebracht, die gebremst oder gehalten werden sollen. Dies bringt gerade bei schwerkraftbelasteten Achsen, wenn das Gefährdungsrisiko von Personen minimiert werden soll, einen entscheidenden Vorteil: Antriebselemente zwischen Motor und bewegter Masse wie zum Beispiel Spindel, Spindelmutter, Wellenkupplung oder Getriebe haben somit keinen Einfluss auf die Sicherheit. Wie alle Sicherheitsbremsen von mayr^® Antriebstechnik arbeiten auch die Bremsen der ROBA^®-guidestop Baureihe nach dem Fail-Safe-Prinzip, das heißt sie sind im energielosen Zustand geschlossen.

Bei den ROBA^®-guidestop Sicherheitsbremsen pressen vorgespannte Tellerfedern die Bremsbacken auf die „Taille“ der Profilschiene, die Schiene ist somit geklemmt. Der Bremsmechanismus ist für relativ große Hubwege ausgelegt. Dadurch kann die Bremse Fertigungstoleranzen bei Profilschienen ausgleichen ohne dabei an Bremskraft zu verlieren. Durch den Einsatz der Bremsen erhöht sich nicht nur die Anlagensicherheit, auch die Prozessgenauigkeit wird gesteigert. Denn die NC-Achse erfährt durch die spielfreie Klemmung eine zusätzliche Versteifung. Die Sicherheitsbremsen sind mindestens um den Faktor 3 steifer als Stangen- oder Bandbremsen. Rotatorische Motorbremsen halten einem Vergleich noch weniger Stand. Sie sind zum einen meistens spielbehaftet, zum anderen wirkt sich jedes Element zwischen Bremse und Schlitten negativ auf die Steifigkeit aus.

Kurze Einfallzeiten für kurze Bremswege

In sicherheitskritischen Anwendungen ist es wichtig, dass die Bremsen auch für dynamische Notbremsungen ausgelegt sind. mayr^® Antriebstechnik hat die pneumatische ROBA^®-guidestop mit Druck-Booster daher sorgfältig auf ihre Sicherheitsfunktion hin getestet. Die Bremse erreicht dabei extrem kurze Einfallzeiten. Dadurch ist der Bremsweg bei dynamischen Bremsungen sehr kurz. Insgesamt ist das Bremssystem äußerst robust: Beim Test wurde auch nach 2 Millionen Schaltzyklen immer noch ein sehr hohes Kraftniveau erreicht.

Mehr Informationen zu ROBA^®-guidestop Sicherheitsbremsen

Quelle: antriebstechnik, Ausgabe 10/2019, Seite 18-21