Funktionalität und Konformität, vollständig integriert: Die 5 wichtigsten Funktionen von Safety Wheel Drive zur Gewährleistung der Sicherheit von AGVs und AMRs

Wenn es um industrielle Automatisierung geht, muss jedes Produkt, dessen Name mit „Safety“ beginnt, hohen Erwartungen gerecht werden.

Safety Wheel Drive (SWD) ist eine schlüsselfertige Lösung für OEMs und industrielle Maschinenintegratoren, die nach einer einfacheren Möglichkeit suchen, eine sichere und zuverlässige Bewegungssteuerung in AGVs/AMRs zu integrieren.

Das All-in-One-Design umfasst die Komponenten und Sicherheitsfunktionen, die erforderlich sind, um sowohl umfassende internationale Sicherheitsanforderungen als auch hochspezifische Anforderungen der mobilen Robotik zu erfüllen.

In diesem Artikel werfen wir einen genaueren Blick auf die fortschrittlichen integrierten Sicherheitsfunktionen von SWD: wofür sie entwickelt wurden, wie sie aktiviert werden und was nach der Aktivierung geschieht, um einen sicheren Betrieb zu gewährleisten.

AGVs/AMRs, die für den Einsatz in kollaborativen Arbeitsumgebungen hergestellt werden, müssen mit wesentlichen Sicherheitsfunktionen ausgestattet sein. Diese Anforderungen orientieren sich an der Norm ISO 3691-4 (Flurförderzeuge – Sicherheitsanforderungen und Überprüfung, Teil 4: Fahrerlose Flurförderzeuge und ihre Systeme).

ISO 3691-4 ist eine relativ neue Norm, die als Reaktion auf die Weiterentwicklung der Fähigkeiten industrieller mobiler Roboter veröffentlicht wurde. Sie legt Anforderungen für alle folgenden Sicherheitsmaßnahmen fest:

• Geschwindigkeits- und Richtungssteuerung

• Geschwindigkeitsüberwachung und -begrenzung

• Hinderniserkennung

• Bremssystem

• Not-Aus

Die zertifizierten Sicherheitsfunktionen von SWD werden eingesetzt, um eine sichere Motorsteuerung zu erreichen und AGV/AMR-Konstrukteure bei der Erfüllung der aktuellen Sicherheitsanforderungen zu unterstützen.

Diese Funktionen lassen sich in zwei Kategorien unterteilen:

• Sichere Motorabschalt- und Bremsfunktionen : Safe Torque Off, Safe Brake Control

• Sichere Geschwindigkeitsüberwachungsfunktionen : Safe Direction, Safely Limited Speed, Safe Maximum Speed

SWD trägt in Kombination mit anderen Sicherheitsvorrichtungen (wie dem fortschrittlichen Sicherheitslaserscanner IDEC SE2L) zum sicheren Betrieb von AGVs/AMRs mit maßgeschneidertem Bewegungs- und Sicherheitsmanagement bei.

Jede Sicherheitsfunktion wird automatisch ausgelöst, wenn eine gefährliche Situation oder ein anderes spezifisches Ereignis erkannt wird:

• Erkennung : Sensoren überwachen die Umgebung. Beispielsweise sendet ein Sicherheitslaserscanner Sicherheitssignale an die in SWD integrierte Sicherheitssteuerung.

• Überwachung : Der Sicherheitscontroller überwacht, ob eine gefährliche Situation erreicht wurde (z. B. wenn sich das FTS/AMR zu schnell bewegt oder die Bewegungen des FTS/AMR abnormal sind).

• Maßnahme : Die Sicherheitsfunktion wird ausgelöst.

Diese Prozesskette „Erkennung > Überwachung > Maßnahme” ermöglicht es mobilen Robotern, ein konstant hohes Maß an Sicherheit und Schutz aufrechtzuerhalten.

Sicherheitsstufe: bis zu SIL3, PLe, Sicherheitskategorie 4

STO gilt als sichere Methode zum Stoppen des Motorbetriebs und ist eine Grundvoraussetzung für die antriebsbasierte funktionale Sicherheit in mobilen Robotern.

Es kann durch eine Vielzahl von Sicherheitsvorrichtungen und Eingaben an SWD aktiviert werden, darunter Not-Aus-Schalter oder ein Sicherheitsrelais/eine Sicherheitssteuerung. Angeschlossene Not-Aus-Schalter müssen der Norm ISO 13850 entsprechen.

Sobald STO aktiviert ist, wird der Motor elektrisch getrennt. Auf diese Weise verhindert STO, dass im Motor weiteres Drehmoment (Kraft) erzeugt wird. Dadurch wird das AGV/AMR verlangsamt, aber die Bremsfunktion wird nicht aktiviert – die Verzögerungsgeschwindigkeit wird durch die Trägheit des mobilen Roboters beeinflusst, sodass er ausrollt und zum Stillstand kommt.

Sicherheitsstufe: bis zu SIL2, PLd, Sicherheitskategorie 3

SBC wird häufig zur Steuerung externer (mechanischer) Bremsen verwendet, insbesondere wenn der Motor ausgeschaltet ist, aber noch eine Last trägt (z. B. ein hängendes Gewicht). SWD bietet zwei Motorbremsmodi für zusätzliche Unterstützung: interne Motorbremsung und externe Bremsung.

Die interne Bremse funktioniert im Wesentlichen durch Kurzschließen des Motors. Die externe Bremse funktioniert durch Unterbrechen der Stromversorgung zur elektromechanischen Bremse.

SBC arbeitet häufig in Kombination mit STO. In der Konfiguration von SWD kann die STO-Funktion mit oder ohne SBC ausgelöst werden.

Sicherheitsstufe: bis zu SIL2, PLd, Sicherheitskategorie 3

Die SDI-Aktivierung basiert auf Befehlen, die die Drehung des Motors in beide Richtungen verhindern können. Dies soll verhindern, dass sich das AGV/AMR in eine unbeabsichtigte Richtung bewegt – beispielsweise auf einen Arbeiter zu.

Ähnlich wie SMS verfügt SDI über positive und negative Schwellenwerte, die die Vorwärts- oder Rückwärtsbewegung des AGV/AMR darstellen. Mit SWD ist es möglich, zwei Schwellenwerte für positive und zwei für negative Bewegungen festzulegen. Wenn ein Schwellenwert für die Bewegungsrichtung überschritten wird, wird SDI aktiviert und verhindert eine weitere Drehung des Motors.

Wenn SDI aktiv ist und die Drehzahl des Motors den festgelegten Schwellenwert überschreitet, kann dieser Zustand auch automatisch STO auslösen.

Sicherheitsstufe: bis zu SIL2, PLd, Sicherheitskategorie 3

SLS verhindert, dass der Antrieb (der Motor) eine voreingestellte Zielgeschwindigkeit überschreitet. Bei Überschreitung dieser Geschwindigkeit wird die Sicherheitsfunktion ausgelöst, die eine Verzögerung aktiviert und aufrechterhält, bis das FTS/AMR wieder die Zielgeschwindigkeit erreicht hat. Die SLS-Funktion überwacht weiterhin die Geschwindigkeit des FTS/AMR, um sicherzustellen, dass es auf dem Zielniveau bleibt.

SWD verfügt über 8 Stufen der SLS-Geschwindigkeitsbegrenzung, sodass bis zu 8 verschiedene Geschwindigkeitsbegrenzungen gleichzeitig überwacht werden können. Die Geschwindigkeiten können in beiden Drehrichtungen (vorwärts/rückwärts) symmetrisch (SLS) oder asymmetrisch (SLSa) begrenzt werden.

Wenn SLS aktiv ist und die Drehzahl des Motors den eingestellten Schwellenwert überschreitet, kann STO automatisch ausgelöst werden.

Sicherheitsstufe: bis zu SIL2, PLd, Sicherheitskategorie 3

SMS ist die einzige Sicherheitsfunktion, die bei Aktivierung durch die Konfiguration immer aktiv ist. Sie wird aktiviert, wenn für das AGV/AMR ein maximaler Geschwindigkeitsschwellenwert festgelegt ist. (Dies unterscheidet sich von den Zielgeschwindigkeiten, die mit SLS festgelegt werden können.)

Wenn der Benutzer bei der Konfiguration von SWD keine Höchstgeschwindigkeit angibt, bleibt SMS inaktiv (aufgrund der Konfiguration deaktiviert).

SWD-Benutzer können maximale positive und negative Geschwindigkeitsbefehle festlegen – wobei sich die negative Geschwindigkeit auf die Fahrt in die entgegengesetzte Richtung bezieht. Die Geschwindigkeit des AGV/AMR wird ständig überwacht. Wenn die Höchstgeschwindigkeit bei aktivem SMS überschritten wird, wird standardmäßig STO ausgelöst.

Mit Safety Wheel Drive können Entwickler von AGV/AMR fortschrittliche Sicherheitsfunktionen in ihre Konstruktionen integrieren, ohne dass zusätzliche Komponenten oder Aufwand erforderlich sind. Entdecken Sie die vielen weiteren Vorteile von Safety Wheel Drive hier auf der IDEC-Website.