Frenli motorun güvenlik işlevi, mekanik ayarlarla başlar ama kumanda devresinde tamamlanır. Frenin beslemesi yanlış noktadan alınırsa, acil durdurmada fren açık kalır ve yük serbest hareket eder.
Frenin güvenlik zincirindeki yeri
Acil durdurma butonuna basıldığında motorun beslemesi kesilir. Frenin de aynı anda kapanması gerekir, çünkü yükü tutan eleman frendir. Fren bobini ayrı bir hattan beslenip acil durdurmadan bağımsız kalırsa, motor durur ama fren açık kalır. Düşey bir tahrikte yük bu anda serbest düşer. Bu yüzden fren beslemesi, güvenlik devresinin kesme noktasının altına bağlanır.
Kesme noktasının seçimi
Fren bobininin akımı, doğrultucunun alternatif akım girişinde ya da doğru akım çıkışında kesilebilir. Alternatif akım tarafında kesildiğinde bobin akımı diyotlar üzerinden dolaşmayı sürdürür ve fren geç kapanır. Doğru akım tarafında kesildiğinde alan hızla söner ve fren çabuk kapanır. Kaldırma tahriklerinde doğru akım tarafında kesme zorunludur. Kesme düzeninin ayrıntısı konusundaki ayrıntılar fren bobini bağlantısı ve gerilimi çerçevesinde toplanmıştır.
Kesme kontağının boyutlandırılması
Doğru akım devresinde bir endüktif yükün kesilmesi, kontak uçlarında ark oluşturur. Ark, kontakları hızla aşındırır ve zamanla kaynaklanmalarına yol açar. Kaynaklanan bir kontak, frenin kapanmasını tümüyle engeller. Kontak bu yüzden doğru akım kesme kapasitesine göre seçilir. Doğrultucudaki varistör ya da ayrı bir kıvılcım söndürücü, gerilim tepesini sınırlayarak kontağı korur.
Geri besleme kontağı
Frenin gerçekten açıldığını ve kapandığını gören tek eleman, gövdeye yerleştirilen mikro anahtardır. Anahtar, hareketli diskin konumunu izler. Fren açılmadan motor enerjilenirse, tahrik freni sürükler ve balata tükenir. Fren kapanmadan yük bırakılırsa yük kayar. Geri besleme kontağı, kumanda devresinde bu iki durumu da yakalayan bir izin koşuludur.
Fren beslemesinin ayrılması
Fren bobini, motorun sargı uçlarından beslendiğinde kumanda üzerinde ayrı bir denetim noktası kalmaz. Motor durduğunda fren de kapanır, ama zamanlaması denetlenemez. Ayrı besleme, frenin bağımsız açılıp kapanmasına olanak tanır. Bu serbestlik, güvenlik devresinin frenin beslemesini de kesmesini zorunlu kılar. Ayrı beslenen bir fren, acil durdurmaya bağlanmadığında açık kalır.
Kilitleme mantığı
Motorun enerjilenmesi, frenin açıldığını bildiren kontağa bağlanır. Yükün bırakılması ise frenin kapandığını bildiren kontağa bağlanır. İki koşul da sağlanmadan hareket başlatılmaz. Kilitleme, elektriksel olarak yardımcı kontaklarla ya da bir güvenlik rölesiyle kurulur. Yazılımda kurulan bir kilitleme, tek başına güvenlik işlevi sayılmaz.
Güvenlik işlevinin başarım düzeyi
Makine kumanda sistemlerinin güvenlikle ilgili parçaları, ISO 13849-1 standardına göre tasarlanır. Standart, işlevin gerektirdiği başarım düzeyini risk değerlendirmesiyle belirler. Yükün düşmesinin ağır sonuç doğurduğu tahriklerde bu düzey yükselir. Yüksek düzey, kanalın çiftlenmesini ve arızanın algılanmasını gerektirir. Fren kesme kontağı bu düzeyde iki bağımsız eleman üzerinden kurulur.
Kontak kaynaklanmasının algılanması
Kesme kontağının kaynaklanması, frenin hiç kapanmaması demektir ve gizli kalırsa tehlikelidir. Güvenlik rölesi, kontağın zorlanmış açtırmalı yardımcı kontağını izler. Ana kontak kaynaklandığında yardımcı kontak kapanamaz ve röle arızayı algılar. Bu izleme, arızayı bir sonraki çevrimde ortaya çıkarır. Zorlanmış açtırmalı kontak, bu işlev için özel olarak seçilir.
Çift kanallı kesme
Tek bir kontağın kaynaklanması, tüm güvenlik işlevini geçersiz kılabilir. Çift kanallı bir düzende fren akımı, seri bağlı iki bağımsız kontaktan geçirilir. Birinin kaynaklanması durumunda diğeri akımı keser. Güvenlik rölesi, iki kanalın uyumsuzluğunu algılayıp sistemi kilitler. Bu düzen, arızanın gizli kalmasını engeller.
Elle boşaltma kolunun izlenmesi
Elle boşaltma kolu, frenin enerji olmadan açılmasını sağlar. Kolun kilitli konumda unutulması, tutma işlevini tümüyle kaldırır. Kaldırma düzeneklerinde kol, bırakıldığında kendiliğinden serbest konuma dönmelidir. Kimi tasarımlarda kolun konumu da bir mikro anahtarla izlenir ve tahrik kilitlenir. Kolun konumu, her bakımdan sonra gözle doğrulanır.
Frekans invertörlü tahriklerde
Frekans invertörü, motoru durdurmadan önce frenin açık kalmasını gerektirir. Fren erken kapanırsa motor freni sürükler; geç kapanırsa yük bir an için serbest kalır. İnvertörün fren çıkışı, güvenlik devresinin altına bağlanır. İnvertörün kendi güvenli tork kesme işlevi, frenin kapanma görevini üstlenmez. Zamanlamanın ayarı için frekans invertörüyle fren gecikme ayarı kapsamındaki adımlar izlenebilir.
Güç kesintisinden sonra yeniden başlatma
Elektrik kesintisinde fren kapanır ve yük tutulur. Enerji geri geldiğinde tahrikin kendiliğinden hareket etmemesi gerekir. Kumanda devresi, yeniden başlatmayı ancak bilinçli bir komutla verecek biçimde kurulur. Kendiliğinden yeniden başlama, kaldırma düzeneklerinde ağır sonuç doğurur. Bu koşul, kontaktörlerin kendinden tutmalı bağlanmasıyla sağlanır.
Kesme kontağının bakımı
Doğru akım devresinde çalışan bir kontak, her kesmede bir miktar aşınır. Kontak yüzeyindeki karbon birikintisi, geçiş direncini yükseltir. Yükselen direnç, bobin gerilimini düşürür ve fren geç açılır. Kontak, belirli bir çevrim sayısından sonra değiştirilir. Değişim aralığı, saatteki fren çevrim sayısına göre belirlenir. Kontak yüzeyi zımparayla düzeltilmez; gümüş kaplama incelir ve direnç kalıcı olarak yükselir.
Devrenin sınanması
Emniyet devresinin işlevi düzenli aralıklarla sınanır. Acil durdurmaya basıldığında frenin kapandığı gözle ve sesle doğrulanır. Geri besleme kontağının sinyali, panodaki uyarı üzerinden izlenir. Çift kanallı bir düzende her kanal ayrı ayrı denenir. Deneme sonuçları bakım kaydına yazılır. Kaldırma tahrikinde ayrıca bir yük denemesi yapılır ve vinç freninde güvenlik katsayısı başlığındaki ölçütlerle karşılaştırılır.
İki frenin ayrı izlenmesi
İki bağımsız frenli bir düzenekte her frenin kendi geri besleme kontağı bulunur. Kontaklar ayrı ayrı izlenir, seri bağlanıp tek sinyale indirgenmez. Bir frenin açık kaldığı, ancak kendi kontağı okunduğunda anlaşılır. Frenler ayrı devrelerden beslenir ve ayrı kesme kontaklarına sahiptir. Ortak bir kontağın kaynaklanması, iki freni birden etkisiz bırakır.
Devrenin frenle bütünü
Mekanik ayarlar frenin ne kadar tuttuğunu, kumanda devresi ise ne zaman tuttuğunu belirler. İkisi birlikte kurulmadan güvenlik işlevi tamamlanmaz. Ayarların bütününe elektromanyetik frenli motor ayarı üzerinden, frenin yapısına frenli elektrik motoru üzerinden ulaşılabilir.
Frenin güvenlik işlevi, bobinin hangi noktadan beslendiğine ve akımın hangi tarafta kesildiğine bağlıdır. Acil durdurmadan bağımsız beslenen bir fren, ne kadar doğru ayarlanırsa ayarlansın yükü tutmaz.
