1 Umfang
Die Ausführungen im folgenden Dokument gelten für die maxon motor Bremsen Durchmesser 20 bis 44 mm (AB 20, AB 28, AB 32, AB 41 und AB 44). Beachten Sie auch die Angaben und Spezifikationen im maxon Katalog.
2 Haltebremsen
Alle im Katalog aufgeführten Bremsen sind Haltebremsen mit folgenden Eigenschaften:
- Sie halten die Last in Position und verhindern das Abdriften des stillstehenden, stromlosen Motors.
- Sie sind nicht konzipiert um Lasten abzubremsen – dies ist Aufgabe des Servokontrollers.
- Sie bremsen in der Regel stromlos. Das bedeutet, dass bei einem Stromausfall die Bremse aktiviert ist und die Last im Stillstand gehalten wird. So kann einerseits Energie gespart und andererseits ein Reinitialisieren des Encoders (auch „Homing“ genannt) vermieden werden.
3 Permanentmagnet Bremsen
Die zwei häufigsten Arten von Haltebremsen sind Permanentmagnet-Bremsen und Federbremsen. Die im maxon Katalog aufgeführten Bremsen sind sogenannte Permanentmagnet-Bremsen mit folgenden Vorteilen gegenüber Federbremsen:
- Höheres Bremsmoment
- Spielfreier Aufbau Motor/Bremsscheibe
- Keine Reibkontakte im geöffneten Zustand; daher keine Reibverluste
- Geräuscharm, da keine Reibung
Die Permanentmagnet-Bremsen der neusten Generation (AB 20, AB 32 und AB 44) haben im Weiteren den Vorteil des erweiterten Umgebungstemperaturbereich von -40°..+100°C. Dies ist bei konventionellen Permanentmagnet-Bremsen nicht erreichbar (siehe Erläuterungen unten).
3.1 Übersicht über die maxon-Bremsen
Bremse | Typ | Umgebungstemperaturbereich |
AB 28 | Permanentmagnet-Bremse, konventioneller Aufbau |
-5..+80°C |
AB 41 | ||
AB 20 | Permanentmagnet-Bremse, verbesserter Aufbau |
-40..+100°C |
AB 32 | ||
AB 44 |
3.2 Konventioneller Aufbau von Permanentmagnet-Bremsen (gültig für AB 28, AB 41)
Die Bremse ist aktiv, wenn die Spule stromlos ist. Die Bremskraft wird dabei durch den Permanentmagneten erzeugt (Abbildung 1, links).
Abbildung 1: Bremse konventioneller Aufbau (links stromlos, rechts bestromt)
Die Bremse wird gelöst, indem die Spule bestromt wird und diese ein magnetisches Gegenfeld aufbaut, welches das Permanentmagnetfeld „aufhebt“ (Abbildung 1, rechts). Die Bremsscheibe wird durch die Federn vom magnetischen Rückschluss abgehoben und die Bremse ist frei drehend.
Dieser Aufbau hat allerdings einen Nachteil (Abbildung 2): Wird das Magnetfeld der Spule zu gross, bewirkt dies ein ungewolltes „Wiedereinfallen“ der Bremsscheibe.
Dies kann beispielsweise bei tiefen Temperaturen der Fall sein, weil dann der Widerstand der Spule abnimmt. Da die Bremse meist mit einer konstanten Spannung gespeist wird, nimmt somit der Strom zu, was eine Zunahme des elektrisch induzierten Magnetfeldes mit sich bringt. Ist dieses stark genug, wird die Bremsscheibe wieder an den Rückschluss angezogen!
Abbildung 2: Wiedereinfallen der Bremse bei tiefen Temperaturen (konventioneller Aufbau)
3.3 Verbesserter Aufbau von Permanentmagnet-Bremsen (gültig für AB 20, AB 32, AB 44)
Das Prinzip des verbesserten Aufbaus ist ähnlich wie der konventionelle Aufbau. Der eingeschränkte Temperaturbereichs wird hier durch die neue Anordnung des Permanentmagneten (Abbildung 3, links) erweitert.
Hier bewirkt die Spule nicht mehr ein „Aufheben“ des Magnetfeldes des Permanentmagneten sondern ein „Umleiten“ auf den Rückschluss der Spule (Abbildung 3, rechts), was auch bei tiefen Temperaturen der Fall ist. Deshalb wären mit dem neuen Aufbau weit tiefere Temperaturen nötig, um ein ungewolltes „Wiedereinfallen“ der Bremse zu bewirken.
Abbildung 3: Bremse verbesserter Aufbau (links stromlos, rechts bestromt)
4 Absenken der Haltespannung
Bei einigen maxon Haltebremsen ist es möglich, die Haltespannung nach dem lösen/schalten der Bremse abzusenken. Dies erlaubt den Stromverbrauch zu verringern, um so die Verlustwärme zu reduzieren. Grundsätzlich kann dies bei der AB 28, AB 32, AB 41 und der AB 44 angewendet werden. Maxon empfiehlt jedoch:
- 60% der Nennspannung nicht zu unterschreiten (dies entspricht 14.4 VDC bei 24 VDC Nennspannung) und
- das Verhalten der Bremse in der Anwendung zu testen, da auch äussere Einflüsse (beispielsweise Vibration, Beschleunigung oder Temperatur) ein „Wiedereinfallen“ der Bremsscheiben verursachen können.
Die AB 20 eignet sich nur sehr bedingt zum Absenken der Haltespannung, da bei dieser Bremse der Luftspalt sehr klein ist. Ein Absenken der Haltespannung muss auch hier in der Anwendung getestet werden.
5 Bremsen und Encoder
Die maxon Haltebremsen sind direkt an den hinteren Teil des Motors angebaut. Wenn eine Bremse und ein Encoder benötigt wird, so wird der Encoder hinten an die Bremse angebaut. Dies ist lediglich mit AEDL und HED_ 5540 Encodern möglich. Mehr Informationen hierzu finden sich ebenfalls im maxon Katalog.
Abbildung 4: Symbolbild einer Getriebe-Motor-Bremse-Encoder Kombination
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