Elektrische Antriebe sind meistens mit mechanischen Bremsen ausgestattet. Bei klassischem Not-Aus fällt die mechanische Bremse ein. Dabei wird über eine starke Feder ein Kegelteller auf ein passendes Gegenstück am Ende der Läuferwelle gedrückt. Ein Reibbelag erhöht die Reibung und somit die Bremswirkung. Der Motor kommt also mehr oder weniger schnell zum Stehen. Je nach Zustand der Reibflächen kann die Bremswirkung variieren. Die Reibflächen können im Laufe der Zeit verschleißen, in rauer Umgebung können sie verdreckt oder verölt sein. Das alles stellt eine Unsicherheit in Bezug auf die Bremswirkung und damit auf die oft alles entscheidende Anhaltezeit dar. Bei Sicherheitsrelevanten Geräten wäre das ein Problem. Insbesondere bei MRK-Systemen (Mensch Roboter Kollaboration).

Eine viel bessere Möglichkeit einen Elektromotor zu stoppen ist daher ihn über den Strom zu bremsen. Dabei wird die ihm innewohnende Eigenschaft Strom in Bewegungsenergie zu wandeln genutzt, indem sie einfach umgekehrt wird. Das heißt der Strom wird zum Verzögern genutzt. Oder anders ausgedrückt: die Drehrichtung des Magnetfelds wird umgekehrt und sich den Läufern in die gegengesetzte Richtung gedreht. Dafür darf allerdings beim Betätigen des Not – „Schalters“ der Strom des Motors nicht abgeschaltet werden, weil er in Regelung bleiben muss. Diese Regelungen sind prozessorgesteuerte, programmierbare Regelkreise, die ebenfalls dauerhaft Strom benötigen. Daher spricht man nicht mehr von Not-Aus, sondern von Not-Halt. Der Motor bremst also über seine elektrische Leistung. Da diese wesentlich grösser ist als die der mechanischen Bremse, ist die Anhaltezeit somit wesentlich kleiner. Das ist von großem Vorteil, da sich der Motor natürlich nicht zum „Selbstzweck“ bremst, sondern meistens recht hohe Lasten an ihm hängen. Bei Industrierobotern zum Beispiel Arme mit großer Hebelwirkung. Ein weiterer Vorteil ist, dass die Verzögerung, genau wie der Anrieb, exakt geregelt werden kann. Die Bremskurve lässt sich also genau definieren. Wie Sie sich vorstellen können, lassen sich diese Eigenschaften speziell bei Robotersystemen hervorragend nutzen.

Andreas Bernsau Engineering & Consulting

Die Andreas Bernsau Engineering & Consulting ist eine süddeutsche Maschinenbau-Firma für Sondermaschinen u. die Automatisierung mit Sitz in Baden zwischen Karlsruhe und Freiburg. In der Nähe von Bühl u. Achern liegt Lichtenau (Baden). Nicht weit von Baden-Baden, Rastatt, Pforzheim und Offenburg bietet die Andreas Bernsau Engineering & Consulting ihre Dienste an. Mit der Planung u. Umsetzung von Produktionsanlagen in allen Branchen bietet die Andreas Bernsau Engineering & Consulting Dienstleistung für den Maschinenbau und die Automation.

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Nach herkömmlicher Methode sind Sicherheitsabstände stets so zu wählen, dass der Werker nicht in Berührung mit dem Roboter oder an ihm befestigte Teile oder Geräte kommt. Üblicherweise sind das Werkzeuge, die an dessen Arm befestigt sind.

Es gibt auch alternative Herangehensweisen eine Sichere Roboterzelle zu gestalten. Dabei kann der Werker auch getroffen werden. Vorausgesetzt dieser trägt keine Verletzung davon. Hierbei ist es notwendig eine Barriere ohne Durchgreifmöglichkeit zu haben. Wenn man nun einen verantwortbaren Kontakt des Werkers mit dem Roboter definiert hat, kann man die Ereigniskette Schritt für Schritt Rückwärts betrachten. (Wie man einen verantwortbaren Kontakt des Werkers mit dem Roboter definiert wird in einem späteren Blog beschrieben.) Das heißt, die Differenz zwischen der Energie des Körperkontakts zur Energie des Teils des Roboters, das sich Richtung Werker bewegt. Die Energieaufnahme durch die Barriere (Schutzzaun, Roboterkabine, o.Ä.) und dessen Verformung beim Auftreffen des Roboters. Die Energie zum Augenblick des Auftreffens des Roboters auf die Barriere. Der Energieverlust beim Bremsvorgang des Roboters. Welches den Bremsweg und damit letztendlich den Abstand des Roboters zur Schutzeinrichtung darstellt.

Man wird feststellen, dass der so definierte Abstand wesentlich kleiner ist als derjenige der nach herkömmlicher Methode definiert wurde. Das heißt, man ist in der Lage seine Roboterzelle wesentlich kleiner zu bauen. Und im Umkehrschluss: Man kann mehr Betriebsmittel in seinen Gebäuden unterbringen und erhält eine höhere Produktivität auf gleicher Fläche.

In den nächsten Blogs werde ich nach und nach über dieses Thema schreiben und aufzeigen, wie die Firma Andreas Bernsau Engineering & Consulting das umsetzt.

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Die Andreas Bernsau Engineering & Consulting ist eine süddeutsche Maschinenbau-Firma für Sondermaschinen u. die Automatisierung mit Sitz in Baden zwischen Karlsruhe und Freiburg. In der Nähe von Bühl u. Achern liegt Lichtenau (Baden). Nicht weit von Baden Baden, Rastatt, Pforzheim u. Offenburg bietet die Andreas Bernsau Engineering & Consulting GmbH ihre Dienste an. Mit der Planung und Umsetzung von Produktionsanlagen in allen Branchen bietet die Andreas Bernsau Engineering & Consulting Dienstleistung für den Maschinenbau und die Automation.