Eine intelligente Maschine beginnt mit intelligenten, vernetzten Komponenten. Nur wenn Komponenten sprechen und ihre Daten im richtigen Format bereitstellen, kann die Steuerung die Daten auch abgleichen, auswerten und weiterverarbeiten. Wichtig wird dies in zunehmendem Maße in der modernen Intralogistik. Denn hier transportieren immer öfter Fahrerlose Transportfahrzeuge (FTF) oder auch Automated Guided Vehicles (AGV) Kisten, Bauteile, Baugruppen oder gar mobile Roboter durch die Produktionshallen.
Überall dort, wo standardisierte Transporte erfolgen, können Prozesse mit solchen mobilen Systemen automatisiert werden. Die FTF werden automatisch gesteuert und jeweils mit einer eigenen Antriebsbatterie betrieben. Damit sie auf ihrem Weg durch die Fabrikhallen immer zielgerichtet anhalten und keinen Schaden an Material oder gar Personen verursachen, müssen sie zum einen untereinander kommunizieren. Zum anderen sind zuverlässige und exakt arbeitende Sicherheitsbremsen unabdingbar – gerade auch deshalb, weil eben kein Fahrer an Bord ist.
Wenn Bremsen sprechen lernen
„Unsere Sicherheitsbremsen sind mechanische Bauteile und zunächst einmal stumm“, sagt Andreas Merz, Produktmanager bei Mayr Antriebstechnik. „Daher haben wir mit dem Modul Roba-brake-checker ein smartes elektrisches Bauteil entwickelt, das unsere Bremsen ohne zusätzliche Sensoren kommunikationsfähig macht.“ Generell sind Bremsen prädestinierte Komponenten, um Daten zu sammeln. Denn Notabschaltungen oder unerwartet hohe Lastmomente beeinflussen direkt die geforderte Reibleistung der Bremsen und die Bremszeiten. Die Verläufe von Schaltzeit und Temperatur können folglich hilfreich sein für eine Analyse. Gleiches gilt für Stromverläufe. „Das Monitoring unserer Sicherheitsbremsen erfolgt also sensorlos mit dem nachrüstbaren Modul Roba-brake-checker, das in die Spannungsversorgung der Bremse geklemmt wird“, erläutert Merz. Das Modul erkennt durch eine erweiterte Analyse von Strom und Spannung die Bewegung der Ankerscheibe und weiß, in welchem Zustand sich die Bremse befindet. Der Roba-brake-checker leistet neben der Überwachung von Schaltzustand und kritischer Spulentemperatur auch eine präventive Funktionsüberwachung auf Verschleiß, Funktionsreserve und Fehler.
Intelligentes
Bremsenmonitoring
In einer erweiterten Ausführung ist das Modul mit einer zusätzlichen Platine mit kundenspezifischer Schnittstelle (etwa optisch, W-Lan, IO-Link oder Profibus) ausgestattet. Über diese kann es Daten zu Schaltzeit, Strom, Spannung, Widerstand, Leistung und relativem Anzugsstrom liefern. Damit sind auch Verläufe auswertbar, Auffälligkeiten im Prozess lassen sich schnell erkennen und somit Schlüsse aus komplexen Zusammenhängen ziehen – ein Vorteil nicht nur für die vorausschauende Wartung, sondern auch beim Zusammenspiel von Robotern, Transport oder Lagerlogistik. Darüber hinaus ist auch die Integration in Fernwartungssysteme möglich.
Dadurch, dass Roba-brake-checker vom Schaltschrank aus, also in geschützter Umgebung, arbeitet, haben Staub und Schmutz im Bereich der bodennahen Antriebseinheiten der FTF keinen Einfluss auf die zuverlässige Funktion. Initiatoren und Mikroschalter dagegen könnten durch Verunreinigung gegebenenfalls Fehlsignale erzeugen und müssten von Zeit zu Zeit geprüft oder gereinigt werden. Das Wegfallen von Sensoren inklusive Verkabelung, gerade in ungeschützten Bereichen, erhöht also die Zuverlässigkeit und verhindert Ausfallzeiten durch anfällige Sensoren.
Energieeffiziente Bremsen mit hoher Leistungsdichte
Die in FTF eingesetzten Bremsen müssen nicht nur kompakt, sondern gleichzeitig auch leistungsdicht und verschleißfest sein, wie etwa die Roba-servostop-Brem- sen von Mayr. Sie sind so ausgelegt, dass der Bauraum optimal ausgenutzt und möglichst viel Energie eingespart wird. Ein weitaus größeres Einsparpotenzial bietet sich jedoch im Betrieb durch die intelligente Ansteuerung der Bremsen etwa mit einer neuen Ausführung des Moduls Roba-brake-checker (plus DC): Denn nur beim Einschalten wird die Bremse kurzzeitig mit einer hohen Spannung bestromt. In dieser Phase ist eine hohe Magnetkraft erforderlich, um die Ankerscheibe über den Luftspalt anzuziehen. Liegt die Ankerscheibe dann allerdings am Spulenträger an, reicht eine wesentlich kleinere Magnetkraft aus, um die Bremse offen zu halten. Deshalb kann in dieser Phase die Spannung deutlich abgesenkt werden. Senkt das Modul die Spannung nach dem Lüften der Bremse ab, sinkt die Spulenleistung und damit auch der Energieverbrauch auf nur mehr ein Viertel. „Die Batterie läuft damit länger und muss nicht so oft geladen werden“, fasst Andreas Merz zusammen. Zudem hält dies die Temperaturen im so häufig beschränkten Bauraum niedrig, was der Lebensdauer und der erforderlichen Isolationsklasse des gesamten Systems zugute kommt.
In der neuesten Ausführung liefert das Modul Roba-brake-checker für verschiedene Batteriespannungen eine geregelte Ausgangsspannung und kann auch die Übererregungsspannung konstant halten.
Stabile Bremsen auch bei Batteriespannungsausfall
„Dadurch wird nicht nur eine sehr gute Auslegung der Bremsen möglich“, sagt Andreas Merz. „Sondern mit dem Modul ist es zudem auch möglich, die Bremsen stabil zu versorgen und damit in jedem Betriebszustand sicher zu betreiben, also auch trotz abfallender oder veränderlicher Batteriespannung: auch wenn sich die Batterie entlädt, die Bremse wird trotzdem immer sicher geöffnet.“
Plug-and-play-Lösung
„Mit dem Roba-brake-checker bieten wir im Standard eine intelligente Lösung für die sensorlose Überwachung elektromagnetischer Bremsen an“, ergänzt Merz. „Anwender können das Modul einfach und schnell in Maschinen und Anlagen integrieren, ohne dabei in die Umrichter oder Steuerung eingreifen zu müssen. Auch in bestehenden Anlagen lassen sich unsere Bremsen problemlos mit den Monitoring-Modulen ergänzen, es ist lediglich eine geringe Änderung an der Verkabelung erforderlich.“
Anwender gehen damit kein Risiko ein, weil sie Grenzwerte und Daten nicht selbst validieren müssen. Mayr liefert den Roba-brake-checker einbaufertig und testet alle Werte vorher ab. Für den Anwender bedeutet das sozusagen eine „Plug-and-play-Lösung“.
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