Die Actuator-Baureihe erweitert das Sortiment um ein Klemm- beziehungsweise Bremssystem für rotatorische und translatorische Bewegungen, das sich als Feststell-, Notstopp,- Betriebs- oder Sicherheitsbremse eignet.
In der industriellen Fertigung sind Maschinen, Werkstücke und Werkzeuge ständig in Bewegung. Diese müssen bei Bedarf sicher abgebremst oder in Position gehalten werden. Im Bereich Klemm- und Bremssysteme entwickelt Hema Maschinen- und Apparateschutz eine neue Reihe von Sicherheitsbauteilen, die sich für Klemmungen und Bremsungen auf Linearschienen und für den Einsatz als Scheibenbremse eignen und mehr Kraft bei kompakter Bauform haben.
Brems- und Klemmelemente von Hema werden in verschiedenen Bereichen im Maschinen- und Anlagenbau eingesetzt. Mit der neuen Baureihe Actuator hat das Unternehmen eine kompakte Industriebremse mit hohen Brems- und Haltekräften entwickelt.
Zum einen kann sie als Haltebremse mit Sicherheitsfunktion für schnell rotierende Maschinenwellen eingesetzt werden, um Lasten sicher abzubremsen und bei einem Maschinenstillstand zu halten, zum anderen kann sie auch als Positionierhaltebremse zur Absturzsicherung auf Linearachsen verwendet werden. Werkzeuge oder Werkstücke lassen sich so bei translatorischen Bewegungen punktgenau fixieren und werden am Herabfallen oder Gleiten entlang der Schiene gehindert.
„Die Actuator-Baureihe erfüllt hohe Anforderungen an die Steifigkeit und ein geringes Spiel“, beschreibt Geschäftsführer Steffen Walter die Vorteile des Brems- beziehungsweise Klemmsystems, das sich vor allem für den Einsatz im Umfeld der Werkzeugmaschinen in einem Spannungsbereich von 24 bis 28 V DC eignet. Dies gilt insbesondere für die elektromagnetische Version. Die Geräte werden als pneumatische, elektromagnetische und auf Wunsch auch als hydraulische Variante angeboten.
Geschlossene und offene Klemm-und Bremssysteme
Hema bietet mit der Baureihe Rotoclamp bereits ein geschlossenes pneumatisches Sicherheitssystem mit Federspeicher zum Klemmen stillstehender Achsen mit extrem hohen Leistungsdaten in Bezug auf Haltemomente, Torsionsteifigkeit, Reaktionszeiten, Gebrauchslebensdauer und Kosten. Die integrierte Booster-Funktion der Rotoclamp sorgt für eine gesteigerte Leistung bei der maschinellen Bearbeitung von Komponenten oder Werkstücken und ermöglicht noch schnellere Schließzeiten.
Als weiteren Entwicklungsschritt hat das Unternehmen das bereits geschlossene Sicherheitsklemm- oder Bremssystem Diskclamp mit Federspeicher für Positionsklemmungen auf sich drehenden Führungen oder Antrieben im Portfolio, wie sie beispielsweise auf Achsen, Tischen und Schwenkköpfen von Maschinen benötigt werden. Die projektierbare Baureihe ist in pneumatischer oder hydraulischer Ausführung für rotatorische Klemmungen erhältlich.
Klemmen oder Bremsen mit Federspeicher
Die steif und nahezu spielfrei konstruierte Actuator-Baureihe von Hema bietet einen hohen Wirkungsgrad. Die Halte- oder Bremskraft wird zentral im Kolben erzeugt und gleichmäßig ohne Verkanten oder Ausgleichsfunktion übertragen.
Mit der neuen Actuator-Baureihe erweitert Hema sein Sortiment um ein offenes, passives Klemm- beziehungsweise Bremssystem für rotatorische und translatorische Bewegungen, das als Feststell-, Notstopp,- Betriebs- oder Sicherheitsbremse eingesetzt werden kann und mit einem Energiespeicher in Form von Druckfedern arbeitet. Das Funktionsprinzip eines Sicherheitsklemm- oder Bremssystems mittels Federspeicher ist einfach erklärt: Die Klemm- und Bremsvorrichtung besteht aus Aktoren, die unter Energieaufwendung die sicheren Federn vorspannen, sodass bei Energieausfall auf jeden Fall gebremst oder geklemmt wird.
Grundsätzlich besteht jedoch das Problem, dass die maximal erreichbare Brems- oder Klemmkraft begrenzt ist. Nur über von außen zugeführte Energie, eine größere Federvorspannung oder ein größeres Aktorsystem kann die Brems- oder Klemmkraft erhöht werden. Das heißt, die Bremse müsste größer gebaut oder es müsste mehr Energie zugeführt werden, um mehr Kraft zu erzeugen. „Wir haben die bestehenden Systeme am Markt analysiert. Unser Ziel war es, ein Klemm- beziehungsweise Bremssystem mit hohem Wirkungsgrad zu entwickeln, das im Umfeld der Werkzeugmaschinen einzusetzen ist“, erklärt Steffen Walter.
Das intelligente System des Actuators teilt die Klemm- und Bremskraft auf mehrere Nehmerkolben auf, der Aktor wird zum Doppelaktor. So wird der gesamte Hub halbiert und der Energiebedarf nimmt in der Anzugsphase zum Vorspannen der sicheren Federn, insbesondere bei der elektromagnetischen Version der Aktoren, progressiv ab. Dies ist von besonderer Bedeutung, wenn diese bei Kleinspannungen von 24 bis 28 V DC zum Einsatz kommen. Somit lässt sich auch bei diesem in der Sicherheitsbetrachtung unbedenklichen Spannungsbereich ein hoher und energieeffizienter Wirkungsgrad erreichen. Eine unabhängige Steuerungsführung pro Kanal macht das System zudem redundant.
Gleichmäßiges Klemmen ohne Verkanten
Ein weiterer Vorteil der Actuator-Baureihe ist die extrem steife und nahezu spielfreie Konstruktion sowie der hohe Wirkungsgrad des Klemm-/Bremssystems. Die Halte- beziehungsweise Bremskraft wird zentral im Kolben erzeugt und linear mit reibungsarmen, qualitativ hochwertigen Führungen übertragen. Bedingt durch die technische Konstruktion des Doppelaktors entsteht somit eine gleichmäßige, parallel wirkende Klemm- beziehungsweise Bremskraftübertragung ohne Verkanten oder notwendige Ausgleichsfunktion. Dies sorgt zusammen mit der zentralen Einleitung der Kraft auf die Bremsklötze für ein vollflächiges Tragbild der Beläge. Bedingt durch die geringe Masse der bewegten Teile lassen sich sehr kurze Schließzeiten realisieren.
Integrierte verschleißfreie Sensoren überwachen permanent den Zustand der Bremsbeläge. Bei Verschleiß fordern sie eine Belagsnachstellung oder zeigen an, wenn ein Belagswechsel fällig ist. Der maximale Verschleiß liegt bei 5 mm pro Seite, ohne Justage liegt er bei 0,5 mm. Das Halte-/Bremssystem kann mit applikationsspezifischen, für den Einsatz in hochbelasteten Industriescheibenbremsen geeigneten Belägen ausgestattet werden. Sonderausführungen mit Sinter- und Gummibelägen sind genauso möglich wie ein einfacher und verdrehsicherer Tausch sowie eine manuelle Justierung und Nachstellung.
Der Actuator 5000-P kann pneumatisch mit einem Betriebsdruck ab 4 bar in einem Temperaturbereich von 5 °C bis 60 °C betrieben werden. Ein zusätzlicher Booster-Betrieb erhöht die maximale Haltekraft von 5 kN auf >15 kN. Dabei können die Aktorzylinder im Brems- oder Klemmfall über eine zusätzliche Luftkammer beschleunigt werden – so wird die Reaktionszeit erheblich verkürzt. Bezogen auf den Bremsscheibendurchmesser von 500 mm liegt das Nennbremsmoment normalerweise bei 500 Nm. Mit Zusatzluft, auch Booster genannt, liegt es bei >1500 Nm.
Beim elektromagnetischen Betrieb mit dem Actuator 5000-EM ist durch den Doppelaktor nur eine geringe Eingangsspannung notwendig. Der Standardspannung in Werkzeugmaschinen entsprechend liegt die Betriebsspannung bei >= 24 V DC mit einem Toleranzbereich von <= 28 V DC. Da es zu keinen Anwendungen im Hochspannungsbereich kommt und das Bauteil im Kleinspannungsbereich betrieben wird, lassen sich mit dem Gerät Arbeitsschutzrichtlinien leicht erfüllen. Die Trennung der steckbaren Leistungsleitung und Signalleitung sowie die am Bauteil adaptierte Mikroprozessorsteuerung erhöhen die Betriebssicherheit. Der Einsatz sollte in einem Temperaturbereich von 15 °C bis 50 °C stattfinden. Die maximale Haltekraft liegt bei 5 kN. Bezogen auf den Bremsscheibendurchmesser von 500 mm liegt das Nennbremsmoment bei 500 Nm. Ein zusätzlicher Booster-Betrieb ist bei dieser Type nicht integriert.
Als dritte Möglichkeit ist mit dem Actuator 5000-H auch ein hydraulischer Betrieb für kundenspezifische Lösungen möglich. Bei nahezu gleichen Dimensionen liegt die geplante Haltekraft hier bei 10 kN über den Federspeicher, die sich im Booster-Betrieb auf circa 25 kN verstärken lässt, bei einer Druckbegrenzung von <25 bar. Die Actuator-Baureihen 5000-P und -H bieten Anwendern interessante Möglichkeiten für Steuerungs- und Regelungsadaptionen. Beispielsweise sind die Bremskraft über Druckregelungen und die Schließgeschwindigkeiten über Durchflussregelungen beinflussbar, um sanfte oder harte Bremsvorgänge zu realisieren. Die pneumatische und elektromagnetische Variante wird noch in diesem Jahr auf den Markt kommen, das hydraulische Modell ist auf Anfrage erhältlich. fa
Autor: Edmund Likus, Hema Maschinen- und Apparateschutz
Technik im Detail
Platzsparende Bremse
Um die neue Industriescheibenbremse Actuator möglichst platzsparend zu konstruieren, haben die Ingenieure bei Hema für die passive Actuator-Sicherheitsbaureihe ein Doppelaktorsystem entwickelt, das trotz kompakter Bauform höhere Kräfte und einen Booster-Betrieb ermöglicht. Der Einbauraum der Bremse beträgt gerade einmal 200 x 190 x 230 mm bei einem Gewicht von etwa 25 kg. Die Actuator-Baureihe kann mit einer rotierenden Bremsscheibe mit einem Durchmesser von bis zu 500 mm und einer Dicke von aktuell 15 mm oder auf einer linearen Klemmschiene mit aktuell 15 mm Dicke in insgesamt drei Betriebsarten eingesetzt werden.