Hohe Anforderungen an Bremsen der Regalbediengeräte

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Dazu ist die Federkraftbremse bei Lenze direkt in die Motoren der Reihen MCA/MQA sowie die Drehstromasynchronmotoren MDXMA eingebaut. Bei Permanentmagnetbremsen stellen Permanentmagnete (zum Beispiel aus einer Neodym-Eisen-Bor-Legierung) die Normalkraft auf die Reibflächen zur Erzeugung des Bremsmomentes zur Verfügung.

Das Drehmoment resultiert aus der Normalkraft und dem Reibkoeffizienten der Reibflächen. Permanentmagnetbremsen nutzen üblicherweise die Werkstoffpaarung Stahl-Stahl. Federkraftbremsen erzeugen hingegen die Normalkraft mit Stahlfedern. Sie haben in der Regel einen organischen Reibbelag in Kombination mit Stahl als Werkstoffpaarung.

Werkstoffpaarung entscheidet über Bremsverhalten des Regalbediengeräts

Die Werkstoffpaarung ist ausschlaggebend für das Brems- und Verschleißverhalten. Die Kombination Stahl-Stahl hat das höchste Drehmoment im Stillstand und bei kleinen Drehzahlen. Mit zunehmender Drehzahl – und damit zunehmender Gleitgeschwindigkeit – nimmt das Drehmoment stark ab. Deshalb sind diese Bremsen nur bedingt geeignet, wenn auch bei hohen Drehzahlen hohe Bremsmomente erforderlich sind.

Die Kombination organischer Reibbeläge mit Stahl erreicht im Stillstand ein merklich kleineres Drehmoment als bei kleinen Drehzahlen. Bei höheren Drehzahlen nimmt das Drehmoment aber nicht so stark ab, wie bei Stahl-Stahl.

Auch das Verschleißverhalten hängt von den Reibpartnern ab. Die Kombination Stahl-Stahl erlaubt die Umsetzung sehr hoher Bremsenergien, ohne dass der Verschleiß überproportional ansteigt. Die Zahl der zulässigen Bremsungen bis zum Erreichen der Verschleißgrenze ist in etwa umgekehrt proportional zur Bremsenergie, solange die absolute Höchstenergie nicht überschritten wird:

Beim Einsatz organischer Reibbeläge nimmt die Zahl der zulässigen Bremsungen demgegenüber mit steigender Bremsenergie deutlich ab.

Sämtliche von Lenze in die Servomotoren eingebauten mechanischen Bremsen arbeiten so, dass sie bei Wegfall der Versorgungsspannung einfallen und das Regalbediengerät stillsetzen.

Für Fahr- und Hubantriebe bestehen unterschiedliche Anforderungen:

Die Bremse der Fahrantriebe muss eine hohe kinetische Energie aufnehmen. Das Drehmoment entsteht rein aus dem Bremsvorgang. Maßgebendes Kriterium für Bremsweg und -zeit ist das mittlere dynamische Bremsmoment MBremsmittel. Die kinetische Energie errechnet sich dabei aus der Masse und der Maximalgeschwindigkeit des Regalbediengeräts:

Die Bremszeit tBrems und der Bremsweg sBrems errechnen sich aus der Regalbediengerät-Masse, dem Massenträgheitsmoment des Motors, der Geschwindigkeit beziehungsweise Drehzahl sowie dem Bremsdrehmoment: Die Bremse für den Hubantrieb muss nicht nur die kinetische Energie aufnehmen, sondern auch die Gewichtskraft der Last und den Verlust an Lageenergie in Wärme umwandeln. Folglich muss sie bei Maximaldrehzahl ein Drehmoment erzeugen, das deutlich größer ist als das Drehmoment aus der Gewichtskraft. Dazu sind Federkraftbremsen gut geeignet.

Bei der Konzeption von Antrieben für Regalbediengeräte ist ein besonderes Augenmerk auf die Auslegung der Bremsen zu legen. Sie übernehmen als Haltebremsen im Betrieb sowie für Notstopps wichtige Funktionen innerhalb einer reibungslosen Logistik oder zum Schutz vor Sachschäden. Folglich integriert Lenze bei den Servomotoren MCA/MQA-Bremsen, die auch ohne Stromversorgung hohe Bremsmomente und hohe zulässige Bremsenergien zur Verfügung stellen.

Dr.-Ing. Carsten Fräger ist Leiter Produkt-Management Servotechnik bei der Lenze AG in 31763 Hameln

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