Antriebstechnik Bremsen - Was steckt hinter dem High-Torque-Konzept?

Permanentmagnet-Bremsen als Haltebremsen mit Not-Stopp-Funktion gehören aus guten Gründen zu den am meisten verbreiteten Sicherheitsbremsen in der Robotik und im Maschinenbau. Bei konventionellem Design der PM-Bremsen gibt es allerdings Grenzen bedingt durch das Wirkprinzip. Welche Alternativen bieten sich an?

Permanentmagnet-Bremsen (PM-Bremsen) zum Halten oder für die Not-Stopp-Funktion werden an der Festlagerseite des Motors entweder A- oder B-seitig montiert. Im un­bestromten Zustand ist die Bremse ­geschlossen; der Anker wird vom Permanentmagnetfeld gegen den Stator beziehungsweise das Erregersystem gezogen (Bild 1). Im bestromten Zustand entsteht ein elektromagnetisches Feld, das die Anziehungskraft der Permanentmagnete aufhebt und so den Anker durch die Zugkraft der Federn zwischen Anker und Flanschnabe vom Erregersystem löst. Die Bremse lüftet.

Durch die kraftschlüssige Verbindung zwischen Anker, Nabe und Welle ist die PM-Bremse spielfrei. Außerdem überzeugt sie vor allem durch ihre kompakten Abmessungen und ihr vergleichsweise geringes Gewicht. Die Leistungsdichte ist dank der Permanentmagnete doppelt so hoch wie beispielsweise bei Federdruckbremsen (FD) üblich. Da der Anker vollständig durch die Feder gelüftet wird, gibt es anders als bei FD-Bremsen auch keinen Abrieb. Bei letzteren entsteht immer ein Anlaufverschleiß, da sich bei Drehzahlerhöhung erst ein Luftpolster zwischen Belag und Reibflächen aufbauen muss. PM-Bremsen mit ihrer Reibpaarung Stahl/Stahl sind zudem sehr temperaturstabil und haben über den gesamten Temperaturbereich ein garantiert hohes Drehmoment, während bei FD-Bremsen der organische Reibbelag mit Änderungen des Reibwerts und erhöhtem Verschleiß auf Temperaturerhöhung reagiert.