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AUTOMATICA F+H EXTRA WAS BEI DER BESTIMMUNG DES ANHALTEWEGS VON FAHRERLOSEN TRANSPORTFAHRZEUGEN ZU BEACHTEN IST RECHTZEITIG ANHALTEN Damit Fahrerlose Transportfahrzeuge auf ihrem Weg durch die Fabrik- und Lagerhallen immer zielgerichtet anhalten und keinen Schaden an Material oder gar Personen verursachen, sind zuverlässige und exakt arbeitende Sicherheitsbremsen unabdingbar. Wie bei der Fahrt mit dem Pkw gilt es, bei der Bestimmung des Anhaltewegs verschiedene Faktoren zu berücksichtigen. Fahrerlose Transportsysteme (FTS – im Englischen auch automated guided vehicle system AGV system genannt) übernehmen heutzutage in Materialfluss und Lager eine Vielzahl an Aufgaben. Demgemäß breit gefächert sind die Einsatzbereiche. Entsprechend umfangreich sind die Anforderungen, die sich aus Normen und Richtlinien ergeben und die bei der Auswahl der Bremsen zu beachten sind. So muss das Bremssystem das Fahrerlose Transportfahrzeug (FTF) und ungebremste Anhänger unter allen Randbedingungen wie Bewegung unter maximaler Fahrgeschwindigkeit oder Ausnutzung der maximalen Nennlast innerhalb der Sensorreichweite (Erkennung von Personen) zum Stillstand bringen und an dieser Position auch dauerhaft halten können. Beim Einsatz von FTS im Außenbereich ist ferner der Einfluss von zum Beispiel Gefällen an Rampen in die Überlegungen einzubeziehen. Nur so lassen sich Kollisionen vermeiden. Außerdem müssen die Bremsen auch bei Ausfall bzw. Unterbrechung der Energieversorgung wirksam arbeiten oder wenn die Steuerung von Lenkung oder Fahrantrieb ausfällt. Vor diesem Hintergrund sind Sicherheitsbremsen wie die Roba-stop-M oder die Roba-servostop Bremsen des Unternehmens Mayr Antriebstechnik, Mauerstetten, nach dem Fail-Safe-Prinzip die erste Wahl. Denn diese Bremsen sind im energielosen Zustand geschlossen. Sie bringen das nötige Bremsmoment demzufolge 01 Zuverlässige Sicherheitsbremsen für FTF haben kurze Schaltzeiten und damit kurze Anhaltewege Theorie Sofortiges Bremsen bei Anforderung S Br S Br S t1 S Sys Realität: Totzeiten in System und Bremsen Geschwindigkeitszunahme und verzögertes Bremsen Längere Totzeiten und/oder falsch dimensionierte Bremsen Unnötig langer Anhalteweg und ggf. Überlastung der Bremsen 18 f+h 2023/06 www.foerdern-und-heben.de
F+H EXTRA AUTOMATICA 02 03 auch bei Not-Stopp, Stromausfall oder bei einer zum Beispiel durch Kabelbruch verursachten Unterbrechung der Energieversorgung auf. Damit die Sicherheitsbremsen auch in Not-Stopp- Situationen ausreichend Reibarbeit leisten und Bewegungen mit definiertem Bremsmoment verzögern, ist ein dafür entwickelter Reibbelag mit dazugehöriger Gegenreibfläche erforderlich. Während dies bei Federdruckbremsen üblich ist, stoßen Permanentmagnetbremsen mit ihren Stahl-auf-Stahl-Reibkombinationen hier unter Umständen an ihre tribologischen Grenzen. In der Praxis erprobte elektromagnetische Sicherheitsbremsen verfügen zudem über Sicherheitskennwerte, die zur Sicherheitsbetrachtung von Maschinen, welche der Maschinenrichtlinie unterliegen, erforderlich sind. Dies betrifft auch den Fahrantrieb von FTF. Für das Erreichen des Performance-Level größer gleich d (nach DIN EN ISO 13849) sind für die Verzögerungsfunktion und das Anhalten aller Bewegungen bei Not-Stopp als Aktoren sogar mehrere (Redundanz) sicher angesteuerte Bremsen mit Lüftüberwachung unerlässlich. BESTIMMUNG DES ANHALTEWEGS Wie bei der Fahrt zum Beispiel mit dem Pkw ist auch bei FTF der Anhalteweg, also die Strecke, die ein Fahrzeug bis zum Stillstand tatsächlich benötigt, entscheidend. Bei der Fahrt mit Fahrern setzt sich der Anhalteweg aus dem Reaktionsweg (Strecke, die das Fahrzeug ungebremst weiterfährt, bis der Fahrer reagiert) und dem eigentlichen Bremsweg (ab Betätigung des Bremspedals) zusammen. „In der Theorie entfällt ohne Fahrer der Reaktionsweg und die Bremse würde bei entsprechender Anforderung sofort einfallen und das Fahrzeug verzögern“, erläutert Andreas Merz, Produktmanager der Mayr Antriebstechnik. „In der Realität hat aber jede Bremse eine bestimmte Tot- oder Schaltzeit, die t1-Zeit, während der sich das Bremsmoment aufbaut. Hinzu kommen die Totzeiten der vorgelagerten Sensorik, der Steuerung und des Bremsschützes.“ Das führe dazu, dass die Verzögerung nicht unverzüglich bei Anforderung einsetzt, sondern durch eben diese Totzeiten des Systems und die Schaltzeit der Bremse später. „Während dieser Totzeiten bewegt sich auch das fahrerlose Flurförderzeug weiter. Unter Umständen beschleunigt das FTF sogar. Dazu kann es kommen, wenn zum Beispiel ein FTF in einem Container-Terminal eine Gefällestrecke passiert“, ergänzt Merz. „In beiden Fällen wird der Bremsweg länger.“ KURZE, VERIFIZIERTE SCHALTZEITEN UND INTELLIGENTES MONITORING Ungünstig wirken sich auf die Situation auch falsch dimensionierte Sicherheitsbremsen aus. „Im Fall von vertikal bewegten Achsen, etwa bei Kranen oder Roboterarmen, können die Bremsen aufgrund der Geschwindigkeits- oder Drehzahlzunahme im freien Fall thermisch überlastet werden“, beschreibt Merz das Worst-Case-Szenario. Dies verlängere den Bremsweg weiter oder könne letztendlich sogar zum Lastabsturz führen. „Das Gefälle, das in der Umgebung von FTF auftritt, ist weit vom freien Fall entfernt. Dennoch sollte man das Thema bei der Auswahl des Bremssystems im Hinterkopf haben.“ 02 Die robusten Roba-stop-M Motorbremsen sind in geschlossener und dichter Ausführung in Schutzart IP 66 verfügbar – wichtig bei einem offenen Antriebssystem oder für den Einsatz außen am FTF. Dort sind die Bremsen Staub und Schmutz ausgesetzt 03 Die Roba-servostop Bremsen sind leicht und bauen schlank. Daneben sind sie so ausgelegt, dass der Bauraum optimal ausgenutzt und möglichst viel Energie eingespart wird Wichtig ist also für Anwender, bei Bremsen auf möglichst kurze, verifizierte Schaltzeiten zu achten – und auch darauf, dass diese Schaltzeiten über die komplette Lebensdauer der Bremse eingehalten werden. In diesem Zusammenhang leisten Monitoring- Lösungen wie das nachrüstbare Modul Roba-brake-checker von Mayr Antriebstechnik hilfreiche Dienste. Das Modul arbeitet sensorlos und übernimmt neben der Überwachung von Schaltzustand und kritischer Spulentemperatur auch eine präventive Funktionsüberwachung auf Verschleiß, Funktionsreserve und Fehler. In einer erweiterten Ausführung ist das Modul Roba-brakechecker mit einer zusätzlichen Platine mit applikationsspezifischer Schnittstelle (zum Beispiel Ethernet-basiert) ausgestattet. Über diese Schnittstelle kann das Modul 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 die Integration in Fernwartungssysteme möglich. Dadurch dass das Modul 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. Der Verzicht auf Sensoren inklusive Verkabelung, hauptsächlich in ungeschützten Bereichen, erhöht die Zuverlässigkeit und verhindert Ausfallzeiten. Autor: Bernd Kees, Produktmanager der Mayr Antriebstechnik, Mauerstetten Fotos: Mayr Antriebstechnik www.mayr.com Halle B6, Stand 317 www.foerdern-und-heben.de f+h 2023/06 19
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