Automatisierungslösungen sind aus Industrie und Alltag heute nicht mehr wegzudenken. Die Mechatronik fördert ihren weiteren Ausbau und erhöht die Vielfalt der Anwendungen. Elektromagnetische Bremsen kommen dabei vielfach zum Einsatz. Doch Bremse ist nicht gleich Bremse, denn aus dem Spektrum ergeben sich stark unterschiedliche Spezifikationen, z.B. bezüglich Drehmoment oder Abmessungen. Gleichzeitig steigt die Nachfrage nach applikationsspezifischen Systemlösungen auch, um bei steigendem globalen Wettbewerbsdruck einen Vorsprung zu sichern. Bremsenhersteller wie das Unternehmen Kendrion, die ein breites Produktportfolio mit Branchenkenntnis und Applikations-Knowhow kombinieren, sind dann gute Ansprechpartner. Zu den am meisten verbreiteten Sicherheitsbremsen für Aufzüge, Hängebahnen, Windkraftanlagen oder in der Medizintechnik, der Robotik und im Maschinenbau gehören Federdruck- und Permanentmagnetbremsen. Für beide Bremsentypen gilt, dass sie im stromlosen Zustand geschlossen sind. Es handelt sich damit um Sicherheitsbremsen; bei Stromausfall oder bei Versagen der Energieversorgung, z.B. durch Leitungsbruch, wird das System sicher gehalten. Darüber hinaus gibt es jedoch grundsätzliche Unterschiede, denn bedingt durch ihre Funktionsweise haben beide Wirkprinzipien jeweils charakteristische Eigenschaften, die sie für unterschiedliche Einsatzbereiche prädestinieren.
Permanentmagnet- oder Federdruckbremse?
Permanentmagnetbremsen sind Haltebremsen mit Notstoppfunktion. Im unbestromten Zustand wird der Anker bzw. der Rotor vom Permanentmagnetfeld gegen den Stator bzw. das Erregersystem gezogen. Im bestromten Zustand entsteht ein elektromagnetisches Feld, das die Anziehungskraft der Permanentmagnete aufhebt und so den Anker durch die Kraft der Federn zwischen Anker und Flanschnabe vom Erregersystem löst. Die Bremse lüftet. Durch die kraftschlüssige Verbindung zwischen Anker, Nabe und Welle ist die Permanentmagnetbremse spielfrei. Sie bieten hohe Drehmomente bezogen auf die Baugröße (Leistungsdichte), einen verschleiß- und restmomentfreien Betrieb auch beim Motoranlauf und kurze Schaltzeiten. Damit sind Permanentmagnetbremsen gut geeignet für Servomotoren, beispielsweise in der Handhabungstechnik und Robotik. Die einwandfreie Funktion erfordert eine präzise Luftspalteinstellung beim Einbau der Bremse. Die klassische Federdruckbremse dagegen ist einfach aufgebaut, leicht zu montieren und hat deshalb nicht zuletzt einen vergleichsweise niedrigen Preis. Für viele Standardanwendungen ist sie somit prädestiniert, insbesondere für Applikationen, die sehr hohe Bremsenergien und große Bremsarbeit über die Lebensdauer erfordern. Dabei kann die Federdruckbremse auch als Arbeitsbremse eingesetzt werden. Sie wird üblicherweise an der B-Lagerseite eines Elektromotors angebaut. Im unbestromten Zustand drücken Federn gegen die Ankerscheibe der Bremse. Die Reibbeläge des Rotors, der über eine Verzahnung mit der Motorwelle verbunden ist, werden zwischen dieser Ankerscheibe und der Anbaufläche der Bremse auf der Motorrückseite eingespannt. Wird die Spule der Bremse bestromt, baut sich ein Magnetfeld auf, das die Ankerscheibe anzieht und so den Rotor mit den Reibbelägen freigibt. Die Bremse lüftet.
Strategische Partnerschaften als Erfolgsgarant
Sowohl Federdruck- als auch Permanentmagnetbremsen haben ihre Berechtigung. Da bei der Auswahl sehr unterschiedliche Aspekte zu berücksichtigen sind, sollte der Anwender auf kompetente Beratung vertrauen. Dann ist es natürlich von Vorteil, wenn der beratende Bremsenhersteller beide Wirkprinzipien im Programm hat und seine Kunden neutral, sprich ohne Eigeninteresse berät. Die Firma Kendrion aus Villingen bringt zudem ein fundiertes Prozess-Know-how aus sehr unterschiedlichen Branchen sowie ein breitgefächertes Produktportfolio ein und bietet damit gute Voraussetzungen, um die zunehmende Nachfrage nach kundenspezifischen System- und Integrationslösungen zu erfüllen. Die Spanne reicht von der Robotik, Fördertechnik und allgemeinen Maschinenbauanwendungen bis hin zu Windkraftanlagen, Sicherheits- oder Medizintechnik. Wie solche strategische Partnerschaften funktionieren und welche Ergebnisse sich erreichen lassen, zeigen die folgenden Beispiele:
High-Endlösung für medizinische Stativsysteme
Höchste Anforderungen an Hygiene, Sicherheit und Zuverlässigkeit sind die wesentlichen Merkmale, denen elektromagnetische Lösungen im Bereich der Medizintechnik gewachsen sein müssen. Das gilt auch für Bremsen, die in diesem Bereich eingesetzt werden. So hatte ein Anwender das Ziel, sich mit einem neuen Stativsystem den High-End-Markt für Operationsmikroskope zu erschließen. Die an den Achsen eingesetzten Bremsen mussten eine hohe Zuverlässigkeit bieten, bei kompakter Bauweise teilweise sehr hohe Kräfte erzeugen, eine hochgenaue Positionierung ermöglichen und ohne Abrieb arbeiten. Das Projektteam definierte und verifizierte diese Anforderungen, wobei es beim anschließenden Systemdesign sowohl technische als auch wirtschaftliche Aspekte zu berücksichtigen galt. Letztendlich fiel die Wahl dann auf Permanentmagnetbremsen, deren an die Applikationsspezifikationen angepasstes Design auf einer soliden Produktbasis beruht. Alle Anforderungen wurden in der geplanten Zeit und dem veranschlagten Budget erfüllt; der Kunde generierte eine starke Marktposition im High-End-Segment.
