Safe Torque Off (STO)
Kollmorgen og Stemmann-Technik har udviklet en TÜV-certificeret løsning
STO i praksis:
En schweizisk producent af testudstyr bruger allerede den TÜV-certificerede sikkerhedsteknologi baseret på en slip-ring og Kollmorgen's AKD-N servo-drev arrangeret i en distribueret opsætning.
Om slipringe
Slipringe dukkede op på samme tid som elektriske motorer og generatorer. Driftsprincippet, der involverer glidekontakter på roterende cirkulære ledere, er i det væsentlige temmelig enkelt.
Eventuelle spørgsmål vil være detaljerede og det er de ting, der i øjeblikket udgør den største udfordring for udviklere - for eksempel med hensyn til den voksende rolle af sikkerheds teknologi inden for området.
For det første er det ikke så let at overføre data, energi, luft eller væsker fra en statisk placering til en komponent i konstant rotation.
Motion styrings eksperterne hos Kollmorgen har nu lykkedes sammen med gliderings producenten Stemmann-Technik at udvikle en TÜV-certificeret sikkerhedsløsning - med UL-godkendelse - til denne slags opgaver.
Billedet: Sikkerhedsløsningen, certificeret af TÜV Süd,
er baseret på en glidering fra Stemmann-Technik.
Roterende indekseringsborde er almindeligt udstyr, der bruges i montagen og teststands sammenhæng.
Forskellige arbejdsstationer er arrangeret omkring en ydre radius og fører komponenten gennem et andet produktionstrin for hver indekseringsoperation.
Komponenten holdes i en arbejdsemneholder. Hvis arbejds-delene på det roterende bord stadig kræver roterende eller lineær positionering, er drevene også nødt til at bevæge sig.
Jobbet med slipring-systemer er at overføre den krævede strøm til dette sammen med de relevante kontroldata. Dette er en etableret teknologi og fungerer pålideligt godt gennem en lang levetid.
Det bliver virkelig spændende, når denne type glidering også bruges til at overføre sikkerhedsrelaterede data. Dette var den opgave, Kollmorgen stod overfor som en del af et projekt for en producent af maskiner til måleinspektion. Formålet var at undersøge krystallinske komponenters opførsel.
Fordele ved distribueret servoteknologi
Ideen bag ingeniørprojektet var at installere ikke kun aktuatorerne, men også controller'ne på den roterende indekseringstabel - ved at vedtage et distribueret arrangement for at spare plads.
Kollmorgen-løsningen på denne opgave var at bruge AKD-N-servodrev, i en distribueret opsætning, og kompakte AKM-synkrone servomotorer med høj effektdensitet. De største fordele ved den distribuerede opsætning er kun at have et kabelforbindelsesdrev med motor i små styrekabinetter, og det faktum, at der kræves mindre plads til installationsformål.
Med et-kabel forbindelsesteknologi, som giver mulighed for at sløjfe fra drev til drev, forbedres også inertien i det roterende indekseringsbord.
Men det var stadig nødvendigt at opfylde kravene til sikkerhedsteknologi. Dette er integreret i teststationen i det centrale AKD-C strømforsyningsmodul, hvilket betyder at der kræves en forbindelse til servoakserne.
Safe Torque Off (STO) bliver i stigende grad normen inden for drevteknologi. STO nedbryder strømforsyningen til motorerne sikkert i servoforstærkeren. Motoren er drejningsmomentfri.
Funktionen Safe Torque Off (STO) var nødvendig grundet masserne, der blev flyttet. Det roterende indeksbord har en diameter på 120 cm - trods alt - og kan udgør en potentiel fare for personer i nærheden.
Testprocessen indebærer dog en operatørs indgriben i systemet, hvilket i sidste ende indebærer Safe Torque Off med hensyn til evaluering af sikkerhed.
Det centrale AKD-C strømforsyningsmodul har faktisk STO som standard - selvom det er tilsluttet til klart definerede og certificerede kabler. Ved brug en slip-ring som et tilslutningselement mellem det centrale AKD-C strømforsyningsmodul og AKD-N drevene ville uundgåeligt betyde, at kablet kobles fra og ugyldiggør certificering. Det samme gælder enhver eksisterende UL-godkendelse. Også dette ville ikke længere være effektivt.
Sikkerhed i slip-ring'en - med certifikat
Sammen med servo-drevet og en motion specialist begyndte Kollmorgen at lede efter en passende producent af slipringe. Den nuværende løsning, der er godkendt af TÜV Süd er baseret på en slip-ring fra Stemmann-teknologi. Sammenlignet med konventionelle slip-ringe giver dette transmissionssystem en bred vifte af mulige løsninger tilpasset produktionen - takket være de mange tilgængelige muligheder - sammen med UL-godkendelse.
Fra et sikkerhedsmæssigt perspektiv med naturligt slid, som kontakterne udsættes for var spørgsmålet, hvordan kunne det så gøres pålideligt. I denne forbindelse pegede Stemmanns teknik på 35 millioner omdrejninger ved maksimale hastigheder mrd 80 omdr/min.
En anden udfordring var at kommunikere sikkerheds-signaler pålideligt uden interferens. Det skal her bemærkes, at afskærmning integreret i kablerne ikke længere er til stede i slip-ringen. Derfor var det nødvendigt at finde måder til at forhindre signalfejl forårsaget af interferens signaler.
Kommunikation af signaler uden interferens
Kollmorgen er i stand til at løse de velkendte problemer forbundet med EMC gennem to separate foranstaltninger. Fra et designperspektiv afbryder to afskærmede forbindelsesbokse, i sikkerhed slip-ringen, EtherCAT kommunikationen, hvor det overlagrede sikkerheds signal transmitteres. Dette sikrer især at de magnetiske påvirkninger fra harmoniske frekvenser i strømkablerne ikke forårsager nogen signalforstyrrelse.
Det andet aspekt til at sikre høj modstand mod interferens inde i slip-ringen vedrører strukturen af sikkerhedssignalerne. Sammenlignet almindelig praksis med at arrangere STO med 5 eller 24 VDC signaler, bruger Kollmorgen vekselstrømssignaler med specifikke frekvensmønstre mellem AKD-C, som det centrale modul, og de distribuerede AKD-N servo drev.
I praksis sikrer denne særlige detalje, at potentielle interferenssignaler fra drevet ignoreres fuldstændigt, hvis de ikke har den nøjagtige samme frekvens.
Denne tilgang er derfor langt mere robust mod interferens, hvilket i sidste ende - kombineret med de to separate koblingsbokse til strøm og signaler - hjalp med til at sikre certificering fra TÜV Süd.
Takket være dette udstyr har firmaer fordelen ved sikkert at slukke for det roterende indekseringsbord uden at miste adgangen til positioneringsdrevene (som også bevæger sig) for emnerne.
Brugere har også fuld adgang til alle drev i tilfælde af et nødstop - hvilket i sidste ende sparer tidskrævende henvisninger som følge af udefinerede status.
Det tyske institut afprøver produkters funktion og virkemåde. Et Tüv-certifikatet betyder, at produktet lever op til det tyske instituts krav til kvalitet og sikkerhed.
Bogstaverne UL står for Underwriters Laboratories, og UL er en global, uafhængig virksomhed, der beskæftiger sig med sikkerhed. UL har kontorer i 46 lande med hovedkontor i Northbrook, Illinois.
Konklusion
Den nye løsning til sikkerheds slip-ring udviklet i fællesskab af Kollmorgen og Stemmann-Technik betyder, at brugerne ikke behøver at gå glip af fordelene ved drevbaseret sikkerhedsteknologi.
Så certificering af STO i slip-ringen baner vejen for strømlinede løsninger til at integrere SafeTorqueOff i applikationer, der involverer rotation - herunder med innovativ enkelt kabelforbindelsesteknologi og servodrev arrangeret i en distribueret opsætning.
Og hvad angår det amerikanske marked, ville denne løsning også bevare UL-certificering.
