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Die Safety-Funktion Safe Brake Test (SBT) hat die Aufgabe, die in den Servomotoren der KOLLMORGEN-Reihen AKM und AKM2G eingebauten Federkraftbremsen regelmäßig zu testen.

Das sich aus der Applikation ableitende geforderte Bremsmoment wird in vorgegebenen Intervallen automatisch von der Sicherheitstechnik im Antriebsregler überprüft und die sicherheitsrelevante Funktion damit garantiert.

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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 die Federn aufgrund von Materialermüdung, kann die Federkraftbremse nicht mehr ihr volles Bremsmoment erreichen.

Weil nicht davon auszugehen ist, dass 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.

Auslegung nach europäischer Norm ISO 13849

Weil für den Safe Brake Test entsprechende Drehmomente aufzubringen sind, stellt die Integration dieser Safety-Testfunktion in die Antriebsregler die einzige Lösung 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 sein müssen. Weil eine externe Safety-SPS aber keine Drehmomente aufbringen kann, bieten es sich geradezu an, den Safe Brake Test in die Servoregler zu integrieren und damit im Zusammenspiel mit der Safe Brake Control den Performance Level d zu erreichen.

Schlanker Aufbau der Sicherheitstechnik

Für den laufenden Betrieb bringt Safe Brake Control eine weitere Sicherheitsfunktion in die Antriebsebene. Diese lässt sich über die grafische Nutzeroberfläche der Workbench komfortabel konfigurieren – und dieses ohne eine weitere Applikationssoftware für die Sicherheitstechnik. Weil eine sichere Bewegungsführung auch sinnvoller Weiser 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% Platzersparnis im Schaltschrank bei gleichzeitig bis zu 20% sinkende Kosten für die Sicherheitstechnik. Zudem steigt 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 technischen 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 Not-Stopps unmittelbar zuzugreifen. Diese Bauteile sind von ihrer Konzeption kein Sicherheitsbauteil und verfügen deshalb auch nicht über eigene PL- oder PFH-Werte. Indem aber die Antriebsregler in die Lage versetzt werden, Federkraftbremsen sicher zu steuern und diese vor allem auch sicher zu überwachen, lässt sich auf einfache und zugleich kostengünstige Weise ein Performance Level d erreichen – mit einer zweiten externen Bremse auch Performance Level e.

* Karl Pickan ist Produktmanager Sicherheitstechnik bei KOLLMORGEN, Ratingen.

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