Fahrerlose Transportfahrzeuge (FTF) oder auch Automated Guided Vehicles (AGV) haben einen festen Platz in der Intralogistik eingenommen. Überall dort, wo standardisierte Transporte erfolgen, können Prozesse mit fahrerlosen Transportsystemen (FTS) – dem Zusammenwirken mehrerer FTF über eine Leitsteuerung – automatisiert werden. Damit sie auf ihrem Weg durch die Fabrikhallen zielgerichtet anhalten und keinen Schaden an Material oder gar Personen verursachen, sind zuverlässige und exakt arbeitende Sicherheitsbremsen unabdingbar – auch deshalb, weil kein Fahrer an Bord ist.
FTF übernehmen verschiedene Aufgaben und die Einsatzbereiche sind vielfältig. Entsprechend umfangreich sind die Anforderungen, die sich aus Normen sowie Richtlinien ergeben und die bei der Auswahl der Bremsen zu beachten sind. So muss das Bremssystem das FTF und ungebremste Anhänger etwa unter ungünstigen Bedingungen wie Geschwindigkeit, Gefälle oder Nennlast innerhalb der Sensorreichweite (Erkennung von Personen) zum Stillstand bringen. Auch bei Ausfall bzw. Unterbrechung der Energieversorgung müssen die Bremsen wirksam arbeiten oder wenn die Steuerung von Lenkung oder Geschwindigkeit ausfällt. Dafür eignen sich Sicherheitsbremsen nach dem Fail-Safe-Prinzip: Diese Bremsen sind im energielosen Zustand geschlossen und bringen das geforderte Bremsmoment auch bei Not-Stopp, Stromausfall oder bei einer durch Kabelbruch verursachten Unterbrechung der Energieversorgung. Damit die Bremsen auch in Not-Stopp-Situationen ausreichend Reibarbeit leisten und Bewegungen mit definiertem Bremsmoment abbremsen, ist ein dafür entwickelter Reibbelag mit dazugehöriger Stahlgegenreibfläche erforderlich. Während dies bei Federdruckbremsen üblich ist, stoßen Permanentmagnetbremsen mit ihren Stahl-auf-Stahl-Reibkombinationen hier an ihre tribologischen Grenzen.
Die Bremsen die in FTF zum Einsatz kommen, müssen nicht nur kompakt – denn der Bauraum ist begrenzt – sondern gleichzeitig auch leistungsdicht und verschleißfest sein. „Bei einem geschlossenen Antriebssystem empfehlen wir Roba-servostop Bremsen“, erläutert Bernd Kees, Produktmanager bei Mayr Antriebstechnik in Mauerstetten. Diese Bremsen sind dem Experten zufolge nicht nur sehr leicht und bauen schlank, sondern sind auch im magnetischen Aktuieren extrem schnell. Zudem sollen sie durch eine hohe zulässige Reibarbeit bei dynamischen Bremsungen überzeugen. Anwender sollten bei der Auswahl darauf achten, ob Hersteller Sicherheitskennwerte für ihre Sicherheitsbremsen bereitstellen. Außerdem sollten die Bremsen so ausgelegt sein, dass der Bauraum optimal ausgenutzt und möglichst viel Energie eingespart wird.
Bremsen-Ansteuerung spart Energie
Ein größeres Einsparpotenzial bietet sich im Betrieb durch die intelligente Ansteuerung der Bremsen zum Beispiel mit einem Roba-switch-Gleichrichter oder einer neuen Ausführung des Ansteuer- und Überwachungsmoduls Roba-brake-checker: Denn nur beim Einschalten wird die Bremse kurzzeitig mit einer hohen Spannung bestromt. In dieser Phase ist eine hohe Magnetkraft erforderlich, um die Ankerscheibe anzuziehen. Liegt diese dann 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 der Gleichrichter die Spannung nach dem Lüften der Bremse beispielsweise im Fall der Roba-servostop-Bremsen auf ein Drittel ab, sinkt die Spulenleistung und damit auch der Energieverbrauch auf ein Neuntel. Die Batterie der FTF läuft damit länger und muss nicht so oft geladen werden. Zudem hält dies die Temperaturen Bauraum niedrig, was der Lebensdauer und der erforderlichen Isolationsklasse des Systems zu Gute kommt.
Werden die Bremsen dagegen nicht in einem geschlossenen sondern in einem offenen Antriebssystem oder außen am FTF eingesetzt, wo sie Staub und Schmutz ausgesetzt sind, sollten robuste Motorbremsen wie die Roba-stop-M gewählt werden. Diese sind in geschlossener und dichter Ausführung in Schutzart IP 66 verfügbar. Die Industriebremse bietet neben Sicherheitskennwerten auch viele Standardoptionen und Zulassungen an.
Sicherheitsbremsen in Aufbauten integrieren
Neben dem Fahrwerk finden sich auf dem FTF verschiedene Baugruppen zum Materialhandling wie zum Beispiel Hubeinrichtungen oder Roboter. Auch hier kann das Gefährdungspotenzial durch den Einsatz von Sicherheitsbremsen minimiert werden. So beispielsweise mit dem einbaufertigen Bremsmodul Roba-topstop, in Hubeinrichtungen u. a. zur direkten Spindelanbindung oder in Robotern zwischen Servomotor und Getriebe. Dabei ist es wichtig zu hinterfragen, ob sich die Bremsen problemlos auch in bestehende Konstruktionen integrieren lassen, hohe IP-Standards und alle Anforderungen für Bremsen in sicherheitskritischen Anwendungen (vertikale Achsen) erfüllen und dafür geprüft sind. Das gleiche gilt für die Absicherung linearer Bewegungen mit Sicherheitsbremsen, die auf separat angebrachte zylindrische Kolbenstangen wirken. Gerade bei den batteriebetriebenen FTS ist wichtig, dass der Hersteller z. B. auch elektrisch öffnende Linearbremsen anbietet, die gleichzeitig auch Sicherheitsbremsen sind.
Generell ist wichtig, dass der Bremsenhersteller ein breites Produktportfolio anbietet und über entsprechende Erfahrung verfügt. Kann der Hersteller zum Beispiel auch für Sicherheitsbremsen in den Gelenken von Leichtbaurobotern einen umfangreichen Standardbaukasten anbieten? Ermöglicht er hier einen unkomplizierten Zugang zu den Bremsen und einen schnellen Überblick über die Lösungen? Für gute Orientierung sorgt zudem, wenn der Anbieter die für die Auslegung und Auswahl notwendigen Daten zur Verfügung stellt – z. B. die Definition der Bremsmomente, Schaltzeiten, Massenträgheiten, Reibarbeiten bei Notstopp, die Anzahl zulässiger Notstopps oder Informationen zur geometrischen Anbindung.
Bremsen stabil betreiben wenn die Spannung fällt
Bei der Auswahl der Bremsen ist zudem zu hinterfragen, ob der Hersteller elektrisches Zubehör für die Ansteuerung und Überwachung der Sicherheitsbremsen anbietet. Neben Gleichrichtern gehören dazu auch Module wie der Roba-brake-checker. Dieser kann für verschiedene Batteriespannungen eine geregelte Ausgangsspannung liefern und die Übererregungsspannung konstant halten. Dadurch wird nicht nur eine gute Auslegung der Bremsen möglich, sondern auch eine stabile Versorgung der Bremsen für den sicheren Betrieb, auch trotz abfallender Batteriespannung. Selbst wenn sich die Batterie im Rahmen des zulässigen Bereichs entlädt, wird die Bremse sicher geöffnet.
Neben der Ansteuerung sind solche Module auch für das Monitoring der Bremsen zuständig. Ausgestattet mit einer zusätzlichen Platine mit kundenspezifischer Schnittstelle können sie Daten zu Schaltzeit, Strom, Spannung, Widerstand, Leistung und relativem Anzugsstrom liefern. Damit sind Verläufe auswertbar und Auffälligkeiten im Prozess lassen sich schnell erkennen – ein Vorteil nicht nur für die vorausschauende Wartung, sondern auch beim Zusammenspiel von Robotern oder Lagerlogistik. Darüber hinaus ist die Integration in Fernwartungssysteme möglich. Dadurch dass ein Modul wie der Roba-brake-checker vom Schaltschrank aus 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 ggf. Fehlsignale erzeugen und müssten von Zeit zu Zeit geprüft bzw. gereinigt werden. Das Wegfallen von Sensoren inklusive Verkabelung, gerade in ungeschützten Bereichen, erhöht also die Zuverlässigkeit und verhindert Ausfallzeiten durch anfällige Sensoren.
Hier finden Sie mehr über:
