Hema bietet ein breites Portfolio an Klemm- und Bremselementen für rotatorische und translatorische Systeme. (Bild: Hema)
Actuator heißt eine neuen Baureihe von Hema. Die Neuentwicklung ist eine kompakte Industriescheibenbremse mit hohen Brems- und Haltekräften. 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 Positionierbremse mit 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 Hema-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 Volt Gleichstrom eignet. Die Geräte kommen dieses Jahr als pneumatische, elektromagnetische und hydraulische Version auf den Markt.
Geschlossene und offene Bremssysteme
Insgesamt sind drei Betriebsarten möglich: pneumatisch, elektromagnetisch oder hydraulisch. Bild: Hema
Das Unternehmen bietet mit der DiskClamp bereits ein geschlossenes Sicherheitsklemm- oder Bremssystem für Positionsklemmungen auf sich drehenden Führungen oder Antrieben an, wie sie beispielsweise auf Achsen, Tischen und Schwenkköpfen von Maschinen benötigt werden. Die Baureihe ist ein System für rotatorische Klemmungen, das aber zusätzlich eine Notbremsfunktion bietet und mit Bremsbelägen zum Herunterbremsen von Maschinenwellen ausgestattet ist.
Mit der neuen Baureihe erweitert das Unternehmen sein Sortiment nun 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.
Klemmen oder bremsen mit Federspeicher
Das Funktionsprinzip eines Sicherheitsklemm- oder Bremssystems mittels Federspeicher ist einfach erklärt: Die Klemmvorrichtung besteht aus Aktoren, die unter Energieaufwendung die Federn vorspannen, sodass bei Energieausfall auf jeden Fall gebremst oder geklemmt wird.
Die neue Actuator-Baureihe arbeitet mit einem Energiespeicher in Form von Druckfedern. Bild: Hema
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.
Doppelte Kraft bei gleichem Bauraum
Um die neue Industriescheibenbremse möglichst platzsparend zu konstruieren, haben die Ingenieure für die Baureihe ein Doppelaktorsystem entwickelt, das trotz kompakter Bauform höhere Kräfte und einen Booster-Betrieb ermöglicht. Der Einbauraum der Bremse beträgt gerade einmal 200 mal 190 mal 210 Millimeter bei einem Gewicht von lediglich 25 Kilogramm.
„Wir haben die bestehenden Systeme am Markt analysiert, und unser Ziel war es, ein System mit hohem Wirkungsgrad zu finden, das innovativ, effizient, patentfähig und 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, der Energiebedarf in der Anzugsphase der Aktoren sinkt. Eine unabhängige Steuerungsführung pro Kanal macht das System zudem redundant und somit noch sicherer.
Ein weiterer Vorteil der Baureihe ist die sehr steife und nahezu spielfreie Konstruktion sowie der hohe Wirkungsgrad des Klemm-/Bremssystems. Die Halte- beziehungsweise Bremskraft wird zentral im Kolben erzeugt und linear übertragen. Bedingt durch die technische Konstruktion des Doppelaktors entsteht somit eine gleichmäßige, parallel wirkende Klemm- beziehungsweise Bremskraft ohne Verkanten und ohne notwendige Ausgleichsfunktion.
Dies sorgt zusammen mit der zentralen Einleitung der Kraft auf die Bremsklötze für ein vollflächiges Tragbild der Beläge.
Intelligente Sensoren überwachen permanent den Zustand der Bremsbeläge. Bei Verschleiß bewirken sie eine Belagsnachstellung oder zeigen an, wenn ein Belagswechsel fällig ist. Der maximale Verschleiß liegt bei fünf Millimetern pro Seite, ohne Justage liegt er bei 0,5 Millimetern.
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 und eine manuelle Justierung. Die Baureihe kann mit einer rotierenden Bremsscheibe mit einem Durchmesser von 500 Millimetern und einer Dicke von 15 Millimetern oder auf einer linearen Klemmschiene mit insgesamt drei Betriebsarten eingesetzt werden.
Eine Bauform, drei Betriebsarten
Die Ausführung 5000-P kann pneumatisch mit einem Betriebsdruck ab vier bar in einem Temperaturbereich von fünf bis 60 Grad Celsius betrieben werden. Ein zusätzlicher Booster-Betrieb erhöht die maximale Haltekraft von fünf auf zehn Kilonewton. Dabei können die Zylinder im Brems- oder Klemmfall über eine zusätzliche Luftkammer beschleunigt werden – so wird die Reaktionszeit erheblich verkürzt. Normalerweise liegt das Nennbremsmoment bei 500 Newtonmeter, mit Zusatzluft durch den Booster liegt es bei 1000 Newtonmeter. Die Booster-Funktion ist auch bei hydraulisch betriebenen Zylindern möglich. Das Modell ist seit dem ersten Quartal 2015 auf den Markt.
Beim elektromagnetischen Betrieb mit dem Variante 5000-EM ist durch den Doppelaktor nur eine geringe Eingangsspannung notwendig. Der Standardspannung in Werkzeugmaschinen entsprechend liegt der Niederspannungsbetrieb bei 24 Volt Gleichstrom mit einem Toleranzbereich von bis zu 28 Volt. Da es zu keinen Anwendungen im Hochspannungsbereich kommt, und sich das Bauteil nicht gefährlich aufheizen kann, lassen sich mit dem Gerät Arbeitsschutzrichtlinien leicht erfüllen.
Die elektromagnetische Variante wird ab Juli 2015 erhältlich sein.
Als dritte Möglichkeit ist mit dem 5000-H auch ein hydraulischer Betrieb für kundenspezifische Lösungen möglich. Die Haltekraft liegt hier bei 25 Kilonewton, die sich im Booster-Betrieb auf circa 50 Kilonewton verstärkt, bei einer Druckbegrenzung von 30 bar. jl