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人們在很多機器中都能遇到帶有風險的垂直軸，所以必須要對電動機制動的功能進行周期性測試。按照新的安全標準，傳統的安全制動控制技術解決方案還是存在著問題的。此外，在標準控制器里嵌入測試功能也不符合安全標準ISO 13849 -1的要求。那么，人們應該如何去做呢?Kollmorgen有限公司對這個問題的回答很簡單，原因是，他們靠的是基于傳動安全技術的解決方案，也就是“安全制動控制”(Safe Brake Control)功能帶有集成的制動測試。

調節器具有可靠監控制動的安全功能" src="http://data.51spec.com:88/51spec/202002/14/141543381.jpg"/>
圖1 垂直軸上的荷載是有安全風險的。新的伺服調節器具有可靠監控制動的安全功能

在此，Kollmorgen有限公司研制的新一代AKD2G型伺服逆變器便是一個通過該裝置提高機器和設備安全性的實例。新一代AKD2G型伺服逆變器借助于“安全制動控制(SBC)”和“安全制動測試(SBT)”為機器和設備提供調節器的重要安全功能。這個想法是借助于集成在傳動馬達里的駐車制動安全功能來實現的，該技術的首要應用范圍是那些太復雜或太昂貴的冗余雙通道安全制動。這項技術常出現在人與機器人的合作生產中。現在，在生產、調整操作、裝配以及設備保養維護中，作業人員與工廠的現代化設備越來越親近。而這些作業只有在人與機器的關系密切且又具有安全性的前提下才能順利進行。

可靠的制動監控

那么，對于垂直荷載人們能得出怎樣的結論呢?總的來說，必須在傳動電馬達里設計停車制動，該停車制動能夠可靠地控制垂直作用在軸上的荷載，在該技術方案的實施中必須做到以下兩點：停車制動的外形尺寸必須足夠大，帶有最大負荷30%的扭矩過量，并且能夠可靠識別出會導致超過確定的制動轉矩值誤差和磨損的原因。如果出現這種情況，荷載滑轉的風險加大，這樣將無法確保作業人員的安全。Kollmorgen有限公司推出的S700和AKD2G系列的傳動調節器具有“安全制動測試(SBT)”功能，能夠可靠地識別出機器設備的磨損，這也就意味著傳動調節器具有有效的安全功能。

圖2 S700型伺服調節器帶有“安全制動控制”（Safe Brake Control）功能，并集成有“安全制動測試”（Safe-Brake – Test）功能

“安全制動測試(SBT)”安全功能有一個任務，那就是在Kollmorgen有限公司的AKM和AKM2G系列的伺服電動機里規律性的測試所裝入的彈簧制動。傳動調節器里的安全技術件以確定的間隔，自動化地核查應用中所要求的制動轉矩，由此來確保其重要的安全功能。

造成彈簧制動的額定制動轉矩損失有多種原因，其中，彈簧制動的摩擦襯片變得光滑或已經磨損是造成彈簧制動的額定制動轉矩損失的典型原因。除此之外，殘存潤滑油或是彈簧斷裂也會導致彈簧制動的額定制動轉矩損失。由于材料疲勞而出現彈簧斷裂也會使彈簧制動無法達到全部的制動力矩。在應用中，所有的彈簧不會同時斷裂，故彈簧制動的制動力矩將會逐步下降。因此，便需要通過“安全制動測試(SBT)”對安全功能進行監控。通常，企業每班作業至少要進行一次這樣的風險評估。

因為“安全制動測試(SBT)”安全功能須在施加扭矩的條件下進行，所以唯一可行的方法就是將該安全測試功能集成到傳動調節器里，傳動調節器必須能夠生成安全制動測試功能所需要的必要條件。這與過去由存儲器程序化控制裝置(SPS)進行的測試功能類似，但同樣是有悖于現行標準的，這尤其關系到ISO 13849(控制器與安全相關部件的設計和集成)的規定。根據ISO 13849的規定，必須要可靠配置制動測試的參數。原因是，一個外部的安全的存儲器程序化控制裝置(Safety –SPS)不能施加扭矩，為此，必須要將“安全制動測試(SBT)”安全功能集成到Kollmorgen有限公司研制的伺服調節器里，并且要能夠借助于“安全制動控制(SBC)”與性能水平相協調。

圖3 單通道結構挑戰：不是冗余結構，要按照ISO 13849復雜的安全性能水平進行計算

安全技術裝置結構簡單

Kollmorgen有限公司借助于其“安全制動控制”(Safe Brake Control)安全功能可為傳動進一步提供安全功能。用戶可通過Kollmorgen有限公司工作臺的圖解式用戶表面，非常方便地進行組態，且該組態不需要其他的安全技術應用軟件。由于可靠的運動導向需要一個安全的通信，Kollmorgen有限公司新研制的AKD2G系列的“安全制動控制”(Safe Brake Control)裝置適用于以太網(Ethercat)安全協議FSoE。這樣，安全技術裝置通信便匯入機器現有的實時通信里。由此，連同用于控制安全動態功能(Safe-Motion-Funktionen)的安全E/A模塊均不需進行補充布線。優點是：除了可節省在開關箱內的占位外，該安全技術裝置最多還可節省20%的成本。該安全技術裝置的部件和線纜比較少，這樣也可減少該安全技術裝置出現故障的可能性，從而提高了該安全技術裝置的可使用性。

Kollmorgen有限公司青睞于使用纖細的附件，借助于電動機制動可靠的電流降低，來實現垂直荷載基于傳動而達到安全的技術解決方案。背景是：因為必須要保持通風狀態，所以需要較高電流。Kollmorgen有限公司使用了一個電磁線圈用于彈簧制動的通風，從而減少了所使用的電流。這樣做有兩方面的優點：一方面能夠降低機器運行時的能耗，另一方面由于減少了電動機內部擴散的熱，從而提高了電動機的功率。

伺服電動機的彈簧制動原本的任務是，固定荷載和在機器緊急停機時直接抓住荷載。這些部件在結構上沒有安全結構件，因此也不擁有有效負載或摩擦功率值。而當啟用傳動調節器時，便能夠靠控制彈簧制動，同時也能監控彈簧制動，以簡單且節省費用的方式達到用一個第二外部制動也能達到路徑長度效率(PLe)的性能水平。