Samstag, 5. Januar 2019
Der sichere Halt im Schleifring Safe Torque Off: Kollmorgen und Stemmann-Technik entwickeln TÜV-zertifizierte Lösung
bodohann, 14:11h
Mit den Elektromotoren und Generatoren kamen die Schleifringe. Das Funktionsprinzip mit Gleitkontakten auf rotierenden kreisrunden Leitern ist im Grunde genommen einfach. Es sind Fragestellungen im Detail, die heute anspruchsvolle Arbeitspakete für die Entwicklung bilden – beispielsweise im Hinblick auf die wachsende Rolle der Sicherheitstechnik im Maschinenbau. Ganz so einfach ist es dann nämlich nicht, Daten, Energie, Luft oder Flüssigkeiten von einem statischen Ort aus auf ein endlos rotierendes Bauteil zu übertragen. Den Motion Control Experten von Kollmorgen ist es jetzt gemeinsam mit dem Schleifringhersteller Stemmann-Technik gelungen, dafür eine TÜV-zertifizierte Safety-Lösung samt UL-Zulassung zu entwickeln.
Rundschalttische sind in der Montage- und Prüfstandtechnik ein ganz typisches Bild. Unterschiedliche Bearbeitungsstationen sind entlang eines Außenradius platziert und bringen mit jedem Weiterschalten das Bauteil im Werkstückträger einen Fertigungsschritt weiter. Sind die Werkstücke auf dem drehenden Tisch ebenfalls noch rotativ oder linear zu positionieren, müssen die Antriebe mitfahren. Für die Übertragung der dafür notwenigen Leistung samt Steuerungsdaten kommen Schleifringsysteme zum Einsatz. Diese Technik ist etabliert und arbeitet verlässlich über eine lange Lebensdauer hinweg. Spannend wird das Thema jedoch, wenn über so einen Schleifring auch sicherheitsrelevante Daten zu übertragen sind. Vor dieser Aufgabe stand Kollmorgen im Rahmen eines Projektes für einen Hersteller von Messinspektionsmaschinen, die damit das Verhalten kristalliner Bauteile untersuchen.
Vorteile der dezentrale Servotechnik
Das Engineering-Projekt sah vor, nicht nur die Aktorik, sondern auch die Regelung dezentral auf dem Rundschalttisch platzsparend zu installieren. Kollmorgen löste diese Aufgabe mit den dezentralen Servoreglern AKD-N sowie kompakten AKM-Synchronservomotoren mit hoher Leistungsdichte. Die Hauptvorteile des dezentralen Aufbaus und der Anschlusstechnik zwischen Regler und Motor mit nur einem Kabel: Kleine Schaltschränke und weniger Platzbedarf für die Installation. Zudem verbesserte die Einkabelanschlusstechnik mit der Durchschleifmöglichkeit von Regler zu Regler auch noch das Trägheitsverhalten des Rundschalttisches. Blieb noch die Anforderung an die Sicherheitstechnik zu erfüllen. Diese ist in der Prüfstation im zentralen Einspeisemodul AKD-C integriert. Folglich ist die Verbindung zu den Servoachsen erforderlich.
Das sichere abgeschaltete Moment (Safe Torque Off, STO) war deshalb notwendig, weil mit einem Durchmesser des Rundschalttisches von immerhin 120 Zentimetern Massen bewegt werden, die für den Menschen ein Gefährdungspotenzial darstellen. Der Ablauf der Prüfung sieht aber das Eingreifen des Bedieners in die Anlage durchaus vor, was in der sicherheitstechnischen Bewertung letztlich Safe Torque Off nach sich zieht.
Das zentrale Einspeisemodul AKD-C hat dafür zwar STO serienmäßig an Bord – allerdings in Verbindung mit klar definierten und zertifizierten Kabeln. Der Einsatz eines Schleifrings als Bindeglied zwischen dem zentralen Einspeisemodul AKD-C und den Reglern AKD-N würde jedoch unweigerlich das Kabel unterbrechen und die Zertifizierung ungültig machen. Gleiches gilt an dieser Stelle auch für eine eventuell vorhandene UL-Zulassung. Auch sie wäre nicht mehr wirksam.
Rundschalttische sind in der Montage- und Prüfstandtechnik ein ganz typisches Bild. Unterschiedliche Bearbeitungsstationen sind entlang eines Außenradius platziert und bringen mit jedem Weiterschalten das Bauteil im Werkstückträger einen Fertigungsschritt weiter. Sind die Werkstücke auf dem drehenden Tisch ebenfalls noch rotativ oder linear zu positionieren, müssen die Antriebe mitfahren. Für die Übertragung der dafür notwenigen Leistung samt Steuerungsdaten kommen Schleifringsysteme zum Einsatz. Diese Technik ist etabliert und arbeitet verlässlich über eine lange Lebensdauer hinweg. Spannend wird das Thema jedoch, wenn über so einen Schleifring auch sicherheitsrelevante Daten zu übertragen sind. Vor dieser Aufgabe stand Kollmorgen im Rahmen eines Projektes für einen Hersteller von Messinspektionsmaschinen, die damit das Verhalten kristalliner Bauteile untersuchen.
Vorteile der dezentrale Servotechnik
Das Engineering-Projekt sah vor, nicht nur die Aktorik, sondern auch die Regelung dezentral auf dem Rundschalttisch platzsparend zu installieren. Kollmorgen löste diese Aufgabe mit den dezentralen Servoreglern AKD-N sowie kompakten AKM-Synchronservomotoren mit hoher Leistungsdichte. Die Hauptvorteile des dezentralen Aufbaus und der Anschlusstechnik zwischen Regler und Motor mit nur einem Kabel: Kleine Schaltschränke und weniger Platzbedarf für die Installation. Zudem verbesserte die Einkabelanschlusstechnik mit der Durchschleifmöglichkeit von Regler zu Regler auch noch das Trägheitsverhalten des Rundschalttisches. Blieb noch die Anforderung an die Sicherheitstechnik zu erfüllen. Diese ist in der Prüfstation im zentralen Einspeisemodul AKD-C integriert. Folglich ist die Verbindung zu den Servoachsen erforderlich.
Das sichere abgeschaltete Moment (Safe Torque Off, STO) war deshalb notwendig, weil mit einem Durchmesser des Rundschalttisches von immerhin 120 Zentimetern Massen bewegt werden, die für den Menschen ein Gefährdungspotenzial darstellen. Der Ablauf der Prüfung sieht aber das Eingreifen des Bedieners in die Anlage durchaus vor, was in der sicherheitstechnischen Bewertung letztlich Safe Torque Off nach sich zieht.
Das zentrale Einspeisemodul AKD-C hat dafür zwar STO serienmäßig an Bord – allerdings in Verbindung mit klar definierten und zertifizierten Kabeln. Der Einsatz eines Schleifrings als Bindeglied zwischen dem zentralen Einspeisemodul AKD-C und den Reglern AKD-N würde jedoch unweigerlich das Kabel unterbrechen und die Zertifizierung ungültig machen. Gleiches gilt an dieser Stelle auch für eine eventuell vorhandene UL-Zulassung. Auch sie wäre nicht mehr wirksam.
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