Schneller, einfacher, sicherer
Entwicklungsperspektiven für elektrische Antriebe
Wohin geht die Reise in Sachen Automatisierung mit elektrischen Antrieben? Drei Trends zeichnen sich für die nahe Zukunft ab: beschleunigte Produktverfügbarkeit, Vereinfachung der Steuerungstechnik und Handhabung sowie Maschinensicherheit. Wie weit sind die Entwicklungen fortgeschritten?
Nicht nur Verbraucher erwarten heute technische Produkte, die intuitiv zu bedienen, schnell verfügbar und sicher sind. Auch Konstrukteure und Entwickler von Maschinen und Anlagen erwarten, dass ihre Systempartner sie umfassend unterstützen – besonders in Boomzeiten, wenn sie selbst enorm unter Zeitdruck stehen und für Eigenentwicklungen und Experimente überhaupt keine Zeit haben. Dann erwarten sie von ihren Systempartnern, dass deren Produkte schnell verfügbar sind, die Steuerungstechnik und Handhabung der Produkte immer einfacher wird und wünschen sich umfassende Unterstützung in Sachen Maschinensicherheit.
Produkte schnell verfügbar machen
Worauf kommt es bei der schnelleren Produktverfügbarkeit an? Fredrik Stal, Leiter Produktmanagement Elektrische Antriebe bei Festo, dazu: „Elektrische Antriebe sollen einfach zu dimensionieren, einfach zu bestellen und einfach zu montieren sein.“
Für die vereinfachte Dimensionierung wird es eine Reihe von vordefinierten und getesteten Kombinationen mit allen notwendigen Daten im Katalog geben. Für die vereinfachte Bestellung bekommt eine komplette Antriebslösung – bestehend aus Mechanik, Motor und Motorcontroller – nur noch eine einzige Teilenummer. Und für die vereinfachte Montage werden Motor und Mechanik als Einheit daherkommen. Festo nennt diese Umsetzung der Anwenderwünsche „Optimised Motion Series“.
Einfach steuern und handhaben
Mit der Webbrowser-Technologie wird in Zukunft die Steuerungstechnik und Handhabung vereinfacht. „Anwender werden sich darüber freuen, neue elektrische Antriebe leicht in Betrieb nehmen, leicht steuern und leicht instandhalten zu können“, erklärt Fredrik Stal.
Die leichte Inbetriebnahme gelingt über die Webkonfiguration per Parameter-Cloud. Die leichte Steuerung folgt den einfachen Prinzipien der pneumatischen Ventiltechnik. Die Diagnosefunktion per Standard-Webbrowser ermöglicht die vereinfachte Instandhaltung.
Maschinensicherheit ernst nehmen
„Auch wenn das Thema Maschinensicherheit nicht mehr neu ist, es wird den Maschinen- und Anlagenbau auch in Zukunft weiter beherrschen“, erklärt Stal. „Das liegt daran, dass der Markt von großen Unsicherheiten geprägt ist und das komplexe Thema von vielen Anwendern nicht ohne Unterstützung ihrer Systempartner umsetzbar ist.“ Dort, wo Anwendungen nicht hinter Sicherheitsgittern geschützt sind, sondern wo Menschen in den direkten Kontakt mit Anlagenteilen kommen, müssen auch alle elektromechanischen Systeme mit integrierten Sicherheitsfunktionen eine hinreichende Risikominderung gewährleisten.
„Hier gilt es, den Anwendern ein Safety-Gesamtkonzept anzubieten, das eine Überwachung der Achsmechaniken und eine sicherheitsgerichtete Klemmung bzw. Bremsung ermöglicht“, sagt Stal. Oft begnügten sich Anwender mit einem nachträglich umgesetzten Sicherheitskonzept. Viele nähmen ein beliebiges Sicherheitsschaltgerät und verdrahteten die STO-Funktion. Zusätzlich tauschten sie den Servomotor gegen einen mit Bremse aus. „Viele Maschinenhersteller denken, dass diese ausreiche“, so Stal.
Aber damit sind nicht alle möglichen Fehler berücksichtigt, denn ein Montagefehler der Kupplung oder ein Zahnriemenriss der Umlenkeinheit könnte die Bremse wirkungslos werden lassen. Als Folge dieser Fehler stürzt der Schlitten mit der Last ab und verursacht schwere Verletzungen. Auch könnte nach einem Crash ein unentdeckter Lagerschaden die Dehnung des Zahnriemens oder ein Schaden an der Kugelumlaufführung die Achse um mehrere Millimeter absacken lassen. Die Folge: Der Schlitten kann Quetschungen verursachen.
Ganzheitlicher Ansatz
„Ein ganzheitlicher Ansatz überwacht die Achsmechaniken und ermöglicht eine sicherheitsgerichtete Klemmung bzw. Bremsung“, erklärt der Antriebsexperte. Wie es beispielsweise die sicherheitsgerichtete elektrische Achse EGC von Festo mit einem zweikanaligen Messsystem und Festelleinheiten tut. Die Mechanik kann durch einen Motorencoder (erster Kanal) und ein lineares Messsystem (zweiter Kanal) überwacht werden (EGC-M). Die ein- oder zweikanaligen Feststelleinheiten EGC-HPN zum Halten einer Position, Absturzsicherung und mit Not-Brems-Eigenschaften ermöglichen Sicherheitsmaßnahmen beispielsweise bei Vertikalachsen.
Diese antriebsbezogenen Sicherheitsfunktionen können von dem zertifizierten Sicherheitssystem CMGA für Motorcontroller überwacht werden. Die üblichen Sicherheitsbefehlgeräte wie Not-Halt-Schalter, Schutztürschalter, Lichtvorhänge und Laserscanner sind daran anschließbar. Sobald diese eine Sicherheitsanforderung auslösen, wird über das Sicherheitssystem CMGA ein sicherheitsgerichteter Halt wie SS1 oder SS2 ausgelöst oder im Einrichtbetrieb auf sicher reduzierte Geschwindigkeit überwacht. Zur einfachen Verwendung gibt es für viele Maschinen vorvalidierte Anwendungsprogramme, die die Komplexität eines programmierbaren Sicherheitssystems auf die Einfachheit eines Sicherheitsrelais reduzieren.
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