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Safety

Überwachung und Steuerung von Bremsen als Teil der funktionalen Sicherheit

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Verluste des Nennbremsmoments einer Federkraftbremse können mehrere Ursachen haben. Typisch sind verglaste oder abgenutzte Reibbeläge, Ölrückstände sowie der Bruch von Federn. Brechen Federn aufgrund von Materialermüdung, kann die Federkraftbremse nicht mehr ihr volles Bremsmoment erreichen. Weil davon auszugehen ist, dass nicht alle Federn gleichzeitig brechen, lässt sich also von einem schrittweisen Abfall des Bremsmomentes ausgehen – und dieses lässt sich mit SBT überwachen. Je nach Risikobeurteilung einer Anwendung erfolgen solche Tests im Minimum einmal pro Schicht.

Testroutinen aus dem Antrieb

Weil für den SBT Drehmomente aufzubringen sind, stellt die Integration dieser Safety Testfunktion in die Antriebsregler der einzige Weg dar, weil die Regler dieses Moment erzeugen müssen. Vergleichbare Testfunktionen, die in der Vergangenheit von der Anlagen-SPS unternommen wurden, sind in der aktuellen Normenwelt problematisch. Hier greift speziell die ISO 13849. Diese sieht vor, dass die Parameter zum Bremsentest sicher konfiguriert s ein müssen. Weil eine externe Safety-SPS aber keine Drehmomente aufbringen kann, bieten es sich gerade zu an, den SBT in die Kollmorgen Servoregler zu integrieren und damit im Zusammenspiel mit der Safe Brake Control (SBC) den Performance Level d zu erreichen.

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Schlanker Aufbau der Sicherheitstechnik

Für den laufenden Betrieb bringt Kollmorgen mit Safe Brake Control eine weitere Sicherheitsfunktion in die Antriebsebene. Diese lässt sich über die grafische Nutzeroberfläche der Kollmorgen Workbench komfortabel konfigurieren – und dieses ohne eine weitere Applikationssoftware für die Sicherheitstechnik. Weil eine sichere Bewegungsführung auch sinnvollerweiser eine sichere Kommunikation benötigt, nutzt die neue Gerätefamilie AKD2G dafür FSoE – das Sicherheitsprotokoll für Ethercat. Die Kommunikation für die Sicherheitstechnik fließt somit in die vorhandene Echtzeitkommunikation der Maschine ein. Damit entfällt eine zusätzliche sichere Verdrahtung samt der sicheren E/A-Module zur Ansteuerung der Safe-Motion-Funktionen. Die Vorteile: Rund 15 Prozent Platzersparnis im Schaltschrank bei gleichzeitig bis zu 20 Prozent sinkende Kosten für die Sicherheitstechnik. Zudem steigt auch noch die Verfügbarkeit, weil weniger Komponenten und Kabel bekanntlich die Ausfallsicherheit verbessern.

Kollmorgen flankiert diesen schlanken Ansatz, antriebsbasierte Sicherheitslösungen für vertikale Lasten zu realisieren, mit einer sicheren Stromabsenkung der Motorbremse. Zum Hintergrund: Für das Lüften einer Federkraftbremse kommt eine Magnetspule zum Einsatz. Weil für das Lüften ein höherer Strom notwendig ist, als für das Halten im gelüfteten Zustand, lohnt es sich, den Strom entsprechend zu reduzieren. Damit verbunden sind zwei Vorteile: Zum einen sinkt der Energieverbrauch während des Maschinenbetriebs und zum anderen erhöht sich die Motorleistung, weil sich weniger Wärme im Inneren des Motors ausbreitet.

Fazit

Die ursprüngliche Aufgabe von Federkraftbremsen in Servomotoren besteht darin, Lasten zu halten oder während eines Notstopps unmittelbar zuzugreifen. Diese Bauteile sind von ihrer Konzeption kein Sicherheitsbauteil und verfügen deshalb auch nicht über eigenen PL oder PFH-Werte. Indem aber die Antriebsregler in die Lage versetzt werden, Federkraftbremsen sicher zu steuern und vor allem auch sicher zu überwachen, lässt sich auf einfache und kostengünstige Weise ein Performance Level d erreichen – mit einer zweiten externen Bremse auch PLe. (ud)

* Karl Pickan ist Produktmanager Sicherheitstechnik, bei der Kollmorgen Europe GmbH, Ratingen.

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