Vielseitige Technologie und innovative Monitoring-Lösungen für Servobremsen bieten Sicherheit für alle Fälle
Servosysteme sind heute Standard in einer Vielzahl von Antrieben. Sicherheitsbremsen sind dabei ein wichtiger Bestandteil. Aufgrund der spezifischen Eigenschaften von Servoantrieben sind bei der Auswahl dieser Bremsen wichtige Kriterien zu beachten. Darüber hinaus ist die Überwachung von Servobremsen ein brisantes Thema. Besonders, wenn sie in die Systeme integriert oder sehr klein sind. Bislang gelten sie in diesen Fällen als nicht überwachbar – in Zeiten von Industrie 4.0 und einem wachsenden Bedarf an Daten aus der Maschine ein echtes Problem.
Servoantriebe sind in vielen Bereichen, wie beispielsweise in Werkzeugmaschinen oder Robotern, heute bereits Standard. In anderen Branchen wie der Windkraft werden sie immer häufiger eingesetzt und verdrängen auch dort bisher übliche Antriebsvarianten. Der Aufbau der Servosysteme ist dabei grundsätzlich gleich: Regelelektronik, häufig ein Getriebe und der Motor mit Sicherheitsbremse. In der Industrie sind Systeme üblich, bei denen die Bremse bereits integriert ist, also zusammen mit den anderen Komponenten in einem Gehäuse verbaut wird. Diese Einbausituation bringt spezifische Herausforderungen mit sich. Zum einen die Temperatur: In einem Servomotor kann die Temperatur bis zu 120° C erreichen. Um auch in diesem hohen Temperaturbereich sicher und zuverlässig zu funktionieren, müssen alle Komponenten der Bremse für solche Temperaturen ausgelegt sein. Federdruckbetätigte Elektromagnetbremsen wie zum Beispiel die ROBA®-servostop® haben sich hier bewährt.
Integrierte Servobremsen – wirklich nicht überwachbar?
Ein Manko allerdings haben die integrierten Bremsen: Sie galten bisher als nicht überwachbar, da durch die Einbausituation, die Betriebstemperaturen und die extrem kleinen Luftspalte keinerlei Schalter oder Sensoren verwendet werden können. Das ist im Hinblick auf die immer stärkere Vernetzung von Maschinen – Stichwort Industrie 4.0 – ein Problem. Natürlich liefert die Steuer- und Regelelektronik des Servo-Systems Daten, die auch Rückschlüsse auf den Zustand des Gesamtsystems erlauben. Die Sicherheitsbremse selbst bleibt dabei aber stumm. Dabei wären auch bei geschlossenen Systemen Daten aus der Bremse sehr hilfreich und ermöglichen beispielsweise vorausschauende Wartung.
Sensorloses Monitoring: Sicher und zuverlässig
Genau diese Möglichkeiten bietet mayr® Antriebstechnik mit seinem intelligenten Modul ROBA®-brake-checker. Es arbeitet ohne Sensoren. Stattdessen erkennt es durch die Analyse von Strom und Spannung die Bewegung der Ankerscheibe und weiß, in welchem Zustand sich die Bremse befindet. Das Ganze vom Schaltschrank aus. Es überwacht neben Schaltzustand, Temperatur und Verschleiß auch auf Zugweg- oder Zugkraftreserve, also ob der Magnet noch in der Lage ist, die Ankerscheibe anzuziehen. Bei Erreichen der Zugkraftreserve sendet der ROBA®-brake-checker so frühzeitig ein Warnsignal, dass noch eine bestimmte Betriebszeit der Bremse möglich ist. Bei einer weiteren Ausbaustufe ist das Modul über eine entsprechende Schnittstelle auch in ein Fernwartungssystem integrierbar.
Das verringert die Servicezeiten und –kosten noch einmal. Sollte es dennoch zu einem Schaden kommen, haben Anwender mit dem ROBA®-brake-checker deutlich bessere Analysemöglichkeiten. Mit bisherigen Lösungen wie beispielsweise der berührungslosen Lüftüberwachung sehen sie nur den Ausfall und das Zerstörungsbild. Sie wissen aber nicht, wie der Fehler zustande gekommen ist. Mit dem ROBA®-brake-checker dagegen werden Verläufe sichtbar und Fehleranalysen sind nutzbar. Sie lassen sich auch auf andere Anlagen eines Anwenders übertragen. All diese Daten aus Störung und Normalbetrieb liefern damit wertvollen Input für zukünftige Verbesserungen und Optimierungen.
Ein zusätzlicher Vorteil der sensorlosen Überwachung ist das Fehlen mechanischer Komponenten. Im Gegensatz zu den herkömmlichen Schaltern kann nichts verstellt werden oder durch äußere physische Einflüsse Schaden nehmen. Auch Toleranzen durch Abweichungen bei der Fertigung von Komponenten, schwankende Temperaturen im Betrieb oder fehlerhafte Montage haben auf das Monitoring und die gelieferten Daten keinen Einfluss. Der ROBA®-brake-checker detektiert Verläufe und Charakteristiken statt exakter Auslösepunkte. Das macht das Monitoring mit dem Modul äußerst zuverlässig und stellt wesentlich aufschlussreichere Daten zur Verfügung. In der Variante „plus“ übernimmt das Modul gleichzeitig auch die Versorgung der Bremse und ersetzt damit einen Gleichrichter. Versorgung und Überwachung der Bremsen sind also in einem Gerät kombiniert. Das Modul ist eine Plug-and-play-Lösung, wird also einbaufertig mit komplett getesteten Werten geliefert.
Fazit
Die Wahl der richtigen Bremse für Servosysteme ist von mehreren Faktoren abhängig. Idealerweise berücksichtigt das Bremsenkonzept alle Faktoren, die für Sicherheit und Zuverlässigkeit ausschlaggebend sind. Dazu gehört zunächst eine zuverlässige Mechanik, die unabhängig von Temperaturen und äußeren Einflüssen funktioniert. Dann spielt die Auswahl des Reibbelag-Materials eine wichtige Rolle für ein gleichbleibend hohes Bremsmoment über die gesamte Lebensdauer, auch bei Not-Halt-Situationen. Neue, intelligente Monitoring-Technologie rundet das Konzept ab und macht auch integrierte oder sehr kleine Servobremsen fit für die vernetzte Maschine der Zukunft. Das ist Bremsentechnologie 4.0
Quelle: K|E|M Konstruktion Antreiben - Steuern - Bewegen 2020
Simone Dauer
