Bremsentechnologie 4.0

Sicherheitsbremsen von mayr® Antriebstechnik fit für die Zukunft

Hinter Bremsentechnologie 4.0 von mayr® Antriebstechnik verbirgt sich einerseits ein technologisch führendes Reibsystem, das zusammen mit konsequent berücksichtigten Sicherheitsprinzipien für zuverlässige, sichere und äußerst leistungsdichte Bremsen steht. Fest damit verbunden sind andererseits Überwachungsmodule der neuesten Generation, die ein permanentes Bremsenmonitoring ermöglichen und Sicherheitsbremsen fit machen für die Herausforderungen der Industrie 4.0. Das perfekt abgestimmte Gesamtsystem gewährleistet so nicht nur ein Höchstmaß an Betriebs- und Funktionssicherheit, sondern steigert durch vorbeugende Fehlererkennung und Wartung auch die Produktivität von Maschinen und Anlagen.

Mit Industrie 4.0, der vierten industriellen Revolution, hält das Internet der Dinge und Dienste Einzug in die Unternehmen. Große Herausforderung auf dem Weg zur „smart factory“ ist, Informationsflüsse in der Produktion digital abzubilden, die gesammelten Daten zu nutzen und daraus nicht nur intelligente Abläufe zum Beispiel in Planung, Fertigung und Warenfluss zu etablieren, sondern auch eine vorbeugende Wartung zu erreichen oder gar neue Geschäftsmodelle zu generieren. Für Aktoren wie Sicherheitsbremsen bedeutet dies konkret, mit Sensoren ein umfassendes Monitoring zu realisieren. Hier trifft Industrie 4.0 auf Sicherheitsvorschriften und -normen, die in vielen Bereichen wie zum Beispiel für Aufzüge (EN 81), Bühnentechnik (DIN 56950-1) oder Maschinen (EN ISO 13849) bereits Sensoren zur Überwachung von Sicherheitsbremsen verlangen.

Allerdings wachsen mit Industrie 4.0 und dem Anspruch, alle beteiligten Prozesse abzubilden, auch die Anforderungen an die Sensoren. Daher hat mayr® Antriebstechnik, neben der bewährten sicheren Bremsenansteuerung ROBA®-SBCplus, mit den Modulen ROBA®-brake-checker und ROBA®-torqcontrol jetzt eine neue, intelligente Generation von Überwachungsmodulen entwickelt. So überwacht das Modul ROBA®-brake-checker ohne Sensoren neben dem Schaltzustand auch die Zugwegreserve und detektiert sicherheitskritische Veränderungen von Spannung, Luftspalt und Temperatur. Damit werden also deutlich mehr Prozesse als bislang abgebildet. Bei Erreichen der Zugwegreserve sendet der ROBA®-brake-checker so frühzeitig ein Warnsignal, dass noch eine bestimmte Betriebszeit der Bremse möglich ist. In dieser Zeit kann der Maschinenbetreiber die Wartung gezielt – abgestimmt auf seinen Arbeitsprozess – vornehmen. Daneben übernimmt das Modul gleichzeitig auch die Ansteuerung der Bremse und ersetzt damit einen Gleichrichter. Schaltzustandsüberwachung und Bremsenansteuerung sind also in einem Gerät kombiniert.

Zustandsüberwachung ohne Schalter

Dadurch dass der ROBA®-brake-checker sensorlos arbeitet, also kein Mikroschalter bzw. Näherungsinitiator zur Schaltzustandsüberwachung außen an der Bremse angebracht werden muss, können Sicherheitsbremsen in Grundbauform eingesetzt werden. Zudem entfallen die zusätzliche Verkabelung und die – je nach Schutzart – eventuell nötige Abdichtung der Schalter und Initiatoren. Der ROBA®-brake-checker gewährleistet also volle Designfreiheit. Anders als bei der Lösung mit Schaltern und Initiatoren, die aufgrund ihrer Einbausituation an der Bremse Stößen und Vibrationen ausgesetzt sind, erfolgt die Überwachung mit dem ROBA®-brake-checker vom Schaltschrank aus, d. h. in geschützter Umgebung. Er arbeitet ohne mechanische Kontakte mit hoher Zuverlässigkeit und verschleißfrei, unabhängig von der Takthäufigkeit.

Bewegungen sanft und geregelt bremsen

Für Anwendungen, die zusätzlich zur Zustandsüberwachung auch eine Bremsmomentregelung erfordern, bietet mayr® Antriebstechnik das Bremsmoment-Steuermodul ROBA®-torqcontrol. Es teilt die Eigenschaften des ROBA®-brake-checkers und kann darüber hinaus durch gezielte Beeinflussung von Strom und Spannung die Höhe des Bremsmoments im Betrieb verändern. Geräte und Maschinen lassen sich so gleichmäßig und sanft verzögern. Das Modul ROBA®-torqcontrol bietet die Möglichkeit Regelkreise aufzubauen und Bewegungen intelligent zu bremsen – ideale Grundlagen also für den Einsatz in der smarten, vernetzten Maschine.

Jetzt noch mehr Sicherheit und Zuverlässigkeit

Eine unabdingbare Voraussetzung für intelligente, automatisierte Prozesse mit permanent überwachten Sicherheitsbremsen ist allerdings eine solide Bremsentechnologie. Denn zuallererst müssen Bremsen sicher und zuverlässig arbeiten und das geforderte Drehmoment über die gesamte Lebensdauer erbringen. So berücksichtigt mayr® Antriebstechnik bei der Entwicklung und Fertigung konsequent grundlegende Sicherheitsprinzipien wie unter anderem in der Norm DIN EN ISO 13849-2 definiert: Die elektromagnetischen ROBA-stop® Federdruckbremsen arbeiten nach dem Fail-Safe-Prinzip, sie sind also im energielosen Zustand geschlossen. Das Bremsmoment wird durch die in den Druckfedern gespeicherte Kraft erzeugt. Wird die Magnetspule bestromt, baut sich ein Magnetfeld auf, das die Ankerscheibe gegen die Kraft der Federn anzieht und so den Rotor mit den Reibbelägen freigibt. Die Bremse lüftet.

Neben der Anwendung des Fail-Safe-Prinzips sind alle Bremsenbauteile sicher dimensioniert und nur aus hochwertigen, bekannten und bewährten Werkstoffen gefertigt. So bestehen die verwendeten Schraubendruckfedern aus rostfreiem Stahl und sind auf eine Lebensdauerfestigkeit von 10 Millionen Lastwechseln getestet. Zusätzliche Sicherheit resultiert aus der Anwendung des bewährten Sicherheitsprinzips „Vervielfachung von Teilen“. In der Regel arbeiten mehr als fünf Federn in einer Bremse. Das verringert die Fehlerwirkung. Selbstverständlich sind zudem bewährte Konstruktionsprinzipien wie ausreichend geführte Federn mit einem Drahtdurchmesser, der größer ist als der Abstand zwischen zwei Windungen. Denn sollte entgegen allen Erfahrungswerten trotzdem eine Feder brechen, können sich so die beiden Bruchstücke nicht ineinander verschrauben. Die ursprüngliche Federlänge und die Federkraft bleiben weitgehend erhalten.

mayr®-Reibbelagtechnologie – immer einen Schritt voraus

Eine Schlüsselfunktion bei der Herstellung von sicheren Bremsen kommt dem Einsatz von hochwertigen Reibbelägen zu. Hier setzt mayr® Antriebstechnik mit einer neu entwickelten Reibbelagtechnologie jetzt Standards. Hinter der Ausarbeitung steht ein großes Team an hochqualifizierten Entwicklern und Technikern, denn die Parameter sind komplex. So ist ein Reibbelag nicht zu 100 Prozent homogen, sondern besteht aus vielen Bestandteilen, die unterschiedlich auf äußere Einflüsse und Umweltbedingungen reagieren. Dennoch ist es den Entwicklern gelungen, eine neue Reibbelagtechnologie zu schaffen, mit der die Bremsen eine weiter verbesserte Drehmoment-Konstanz sowie eine höhere Leistungsdichte erreichen. Beeinflussungen durch Umgebungsbedingungen wie zum Beispiel Luftfeuchtigkeit oder Temperatur wurden erfolgreich reduziert. Dies wird durch zunehmend geschlossene Bremsenbauformen, die vor äußeren Einflüssen schützen, weiter unterstützt.

Aktuell finden sich auf dem Markt immer wieder Bremsen, die nicht einmal das im Katalog spezifizierte Nominalmoment erreichen. mayr®-Bremsen dagegen gewährleisten hier zuverlässig höchste Betriebssicherheit. Dafür achtet das Unternehmen auf eine sorgfältige Qualitätskontrolle: Dazu gehören qualitätssichernde Maßnahmen während des Konstruktionsprozesses sowie eine umfassende Endprüfung. Vor Auslieferung werden alle Bremsen ausführlich auf Prüfständen getestet und funktionsrelevante Werte dokumentiert. Eine elektronische Datenbank, in der die Messwerte zusammen mit den dazugehörigen Seriennummern eines Produkts archiviert werden, gewährleistet dabei eine 100-prozentige Rückverfolgbarkeit. Werden Bremseinheiten wie zum Beispiel die ROBA®-topstop® oder die ROBA-stop®-S als Komplettbremseinheiten, d.h., mit festmontierter Flanschplatte, geliefert, kann mayr® Antriebstechnik auch eine Drehmoment-Überprüfung durchführen. Dies trägt dem zunehmenden Kundenwunsch Rechnung die Drehmomentmessung als Teil der Spezifikation mit aufzunehmen. Sorgfältige Tests und Kontrollen sind zentraler Bestandteile des mayr®-Sicherheits-Verständnisses: Sie stellen sicher, dass im Katalog angegebene Werte auch zuverlässig erreicht werden.

Sichere Bremsenansteuerung

Insbesondere bei Anwendungen, die Anforderungen an den Personenschutz nach den Normen zur funktionalen Sicherheit erfüllen müssen, werden mayr®-Bremsen zudem komplettiert durch die sichere Bremsenansteuerung ROBA®-SBCplus. Dieses Modul, das eine oder zwei ROBA-stop® Sicherheitsbremsen ansteuern und überwachen kann, hat mayr® Antriebstechnik zusammen mit Pilz entwickelt. Das Modul ROBA®-SBCplus muss beim Abschalten der Bremse den Strom in der Magnetspule sicher unterbrechen. Dazu arbeitet das Modul mit verschleißfreien elektronischen Halbleitern und erreicht dadurch praktisch unbegrenzte Schalthäufigkeit und Schaltzuverlässigkeit. Das Bremsenansteuermodul leistet eine sichere Schaltzeitenüberwachung. Hinzu kommt eine sichere integrierte Plausibilitätskontrolle durch die Auswertung der Lüftüberwachungssignale. Die Auswertungen der Schaltzustände und des Rückgabesignals ermöglichen somit eine zuverlässige Fehlerdiagnose. Auch schleichende Fehler mit Einfluss auf die Schaltzeiten wie zum Beispiel zunehmender Verschleiß können so rechtzeitig detektiert werden. Die sichere Bremsenansteuerung ROBA®-SBCplus ist vom TÜV Süd baumustergeprüft und bis zum höchsten Performance Level PLe und Safety Integrity Level (SIL) 3 einsetzbar.

Bremsentechnologie 4.0

Bremsentechnologie 4.0 von mayr® Antriebstechnik ist also ein umfassendes Gesamtkonzept, das schon bei einer smarten Produktauswahl beginnt. Damit ein Anwender die für ihn beste bzw. sicherste Bremse findet, benötigt er eine umfassende Produktauswahl mit der für ihn passenden Lösung. Und das bietet mayr® Antriebstechnik mit einem breiten Produktportfolio, bei dem Kunden auf verschiedene rotative oder lineare, Einkreis- oder Zweikreis-, hydraulisch, pneumatisch oder elektromagnetisch gelüftete Sicherheitsbremsen zurückgreifen können. Zudem verbirgt sich hinter Bremsentechnologie 4.0 ein technologisch führendes Reibsystem, das zusammen mit konsequent berücksichtigten Sicherheitsprinzipien für zuverlässige, sichere und äußerst leistungsdichte Bremsen steht. Fest damit verbunden sind innovative Monitoring-Lösungen. Und so bewältigen mayr®-Bremsen und die dazugehörigen Überwachungsmodule alle Herausforderungen, wo heute Sicherheitsvorschriften und -normen auf Industrie 4.0 und den Anspruch, alle beteiligten Prozesse abzubilden, treffen. Sie gewährleisten in immer kompakter und leistungsdichter werdenden Maschinen und Anlagen höchste Betriebssicherheit und ermöglichen eine vorbeugende, gezielte Wartung.

mayr® Antriebstechnik auf der Hannover Messe 2017: Halle 25, Stand D30

Mehr Informationen zu den Modulen ROBA®-brake-checker und ROBA®-torqcontrol

Simone Dauer

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