Lựa chọn phanh điện từ cho trục đứng: mô-men, thời gian đáp ứng và RFP tại Thái Lan

Bản đặc tả gửi từ nhà chế tạo thiết bị chỉ ghi một dòng “Trục Z: động cơ servo có phanh”. Xem bản tính toán thì thấy kết luận “đạt” dựa trên “mô-men ma sát tĩnh của phanh > mô-men tải”. Thế nhưng, việc lựa chọn phanh điện từ chỉ dựa vào một dòng này tiềm ẩn rủi ro. Ví dụ, số lần có thể hãm khẩn cấp bằng phanh giữ (holding brake) tích hợp trong động cơ servo là 20.000 lần ở nhiều model thuộc dòng HK-KT của Mitsubishi Electric, trong khi Servo Line của Kendrion và INTORQ BFK458 (khi dùng làm phanh giữ) chỉ là 500 lần. Cùng gọi là “phanh giữ”, nhưng giới hạn hãm khẩn cấp chênh nhau đến mức khác cả bậc độ lớn.

Bài viết này chỉ có một luận điểm. Phanh điện từ cho trục đứng không thể chọn chỉ dựa trên câu hỏi “mô-men trong catalogue có lớn hơn tải hay không”.

1. Phanh giữ tích hợp trong động cơ servo không phải là “phanh để dừng”, và số lần hãm khẩn cấp có giới hạn trên khác nhau rất lớn giữa các hãng
2. Cùng một thuật ngữ “hệ số an toàn”, nhưng mỗi hãng nhân nó với đại lượng khác nhau và so sánh với đại lượng khác nhau (mô-men ma sát tĩnh hay mô-men ma sát động)
3. Độ trễ phanh không phải là con số của riêng phanh, mà thay đổi gấp nhiều lần tùy mạch ngắt điện. Độ trễ đó làm quãng dừng tăng mạnh khi dừng khẩn cấp trong lúc trục đang đi xuống
4. Dù đạt thử nghiệm phanh tĩnh, quãng dừng khi dừng khẩn cấp vẫn không được đảm bảo

Vì vậy, bên đặt hàng cần yêu cầu ghi vào RFP (hồ sơ yêu cầu báo giá) các nội dung “phân loại phanh và giả định về hãm khẩn cấp”, “dùng công thức và hệ số của hãng nào, so sánh với đại lượng nào”, “phương thức ngắt và phần tử bảo vệ”, “tính toán quãng dừng”, “phương pháp thử nghiệm định kỳ”, “người có đi vào bên dưới trục hay không”, rồi đo thực tế trong FAT/SAT.

Dưới đây, dành cho người phụ trách kỹ thuật sản xuất, thiết kế thiết bị, bảo trì, mua hàng đang thiết kế, đặt hàng hoặc bảo trì máy tự động, thiết bị kiểm tra, thiết bị nâng hạ, cơ cấu gắp và đặt (pick and place) tại các nhà máy vốn Nhật ở Thái Lan (và ASEAN), bài viết sắp xếp theo thứ tự: phân loại phanh điện từ, 7 bước lựa chọn, tính mô-men phanh, thời gian đáp ứng và mạch ngắt, quãng dừng, chạy rà, nhiệt độ và mài mòn, thử nghiệm phanh và dự phòng kép, RFP, FAT/SAT, mua sắm tại Thái Lan. Vít me bi cho truyền động tiến được trình bày trong bài “Chọn vít me bi cho nhà máy Thái Lan: RFP và FAT/SAT“, bộ phận nối động cơ với vít me được trình bày trong bài “Lựa chọn khớp nối trục cho trục servo: mô-men, độ cứng xoắn, độ lệch trục và RFP tại Thái Lan“, nên bài này chỉ tập trung vào “bản thân phanh dùng để dừng và giữ trục đứng”. Các phép tính mô hình trong bài không phải giá trị thiết kế của một thiết bị cụ thể, mà là ví dụ để cho thấy cấu trúc và độ nhạy của phép tính.

Vì sao chỉ xét “mô-men có đủ không” khi lựa chọn phanh điện từ là nguy hiểm

“Giữ” và “hãm” là hai công việc khác nhau

Phanh điện từ có hai công việc: giữ nguyên một trục đang đứng yên, và dừng (hãm) một trục đang quay. Ở công việc thứ nhất, bề mặt ma sát không trượt nên hầu như không bị mài mòn; còn ở công việc thứ hai, bề mặt ma sát vừa trượt vừa biến động năng thành nhiệt, nên mỗi lần hãm đều sinh ra mài mòn và nhiệt. Dù mô-men trong catalogue lớn hơn tải, đó cũng chỉ là bước kiểm tra “có giữ được không”; còn “khi khẩn cấp có thể dừng bao nhiêu lần, với bao nhiêu năng lượng” thì phải kiểm tra bằng những con số khác.

Về phanh tích hợp trong động cơ servo, Mitsubishi Electric, Panasonic và Yaskawa Electric đều ghi rằng không dùng phanh này cho việc hãm thông thường (dừng động cơ đang quay). Mặt khác, Mitsubishi Electric đưa ra “công hãm cho phép” và “tuổi thọ (số lần hãm)” cho phanh điện từ của HK-KT, còn Kendrion gọi chế độ vận hành của Servo Line là “Holding brake with emergency stop function (phanh giữ có chức năng dừng khẩn cấp)”. Nói cách khác, cách hiểu chính xác là “có thể dùng để hãm khi khẩn cấp, nhưng có giới hạn trên về số lần và về công của mỗi lần hãm”. Giới hạn trên đó, như con số 20.000 lần và 500 lần ở đầu bài, khác nhau rất lớn giữa các hãng.

“Rơi vài cm” thường là vấn đề của độ trễ và mạch điện

Một cái bẫy khác là thời gian. Phanh không có tác dụng ngay tại thời điểm ngắt điện. Khoảng thời gian từ khi ngắt điện đến khi bắt đầu phanh được Ogura Clutch và Miki Pulley gọi là “thời gian nhả (phần ứng)” (armature release time). Lưu ý: “nhả” ở đây là phần ứng (armature) được nhả khỏi lõi từ để lò xo ép vào, tức là phanh bắt đầu tác động, chứ không phải “nhả phanh”. Để tránh nhầm lẫn, bài này gọi đại lượng đó là thời gian trễ tác động. Thời gian này thay đổi gấp nhiều lần, không chỉ theo kiểu và cỡ phanh mà còn theo cách ngắt nguồn (ngắt phía DC hay ngắt phía AC) và loại phần tử hấp thụ xung (surge). Trong khoảng thời gian đó, nếu động cơ không đỡ trục thì trục đứng sẽ tăng tốc do trọng lực. Các hiện tượng “mất điện thì trục Z rơi một chút” hay “dừng khẩn cấp thì trục tụt xuống vài cm” đôi khi có thể giải thích bằng độ trễ này và vận tốc tích lũy trong lúc trễ. Ở chương sau, bài viết sẽ đưa ra phép tính cho thấy chỉ cần thay đổi giả định về độ trễ, quãng dừng khi đang đi xuống tăng khoảng 3,7 lần.

Lịch triển lãm

Từ ngày 26 đến 31/10/2026, JIMTOF2026 (Triển lãm Máy công cụ Quốc tế Nhật Bản lần thứ 33) dự kiến được tổ chức tại Tokyo Big Sight. Tại Thái Lan, METALEX 2026 dự kiến được tổ chức từ ngày 18 đến 21/11 tại BITEC (Bangkok). Trước khi so sánh các bộ phận truyền động và phanh tại triển lãm, nếu nắm sẵn các trục tiêu chí lựa chọn trong bài này, câu hỏi dành cho nhân viên tư vấn sẽ cụ thể hơn.

Phanh điện từ là gì: kiểu tác động khi mất kích từ và kiểu tác động khi có kích từ, loại dùng để hãm, loại dùng để giữ, loại chỉ dùng để giữ

Cơ chế hoạt động của kiểu tác động khi mất kích từ

Loại phanh dùng để chống rơi trục đứng là phanh “tác động khi mất kích từ”, có tác dụng khi mất điện. Theo giải thích trong catalogue bản 2020 của Ogura Clutch, khi ngắt dòng điện vào cuộn dây, dòng điện không về 0 ngay mà giảm dần; lực lò xo làm phần ứng tách khỏi lõi từ (field) với một độ trễ nhỏ, và mô-men ma sát được sinh ra. Khi tốc độ quay giảm và trục dừng, ma sát động chuyển thành ma sát tĩnh và mô-men được duy trì. Ngược lại, khi cấp điện, dòng điện tăng theo hằng số thời gian xác định, đến một giá trị nhất định thì phần ứng bị hút và mô-men mất đi (phanh được nhả).

Ogura Clutch gọi khoảng thời gian từ khi ngắt dòng đến khi phần ứng tách ra là “thời gian nhả phần ứng”, và khoảng thời gian từ khi cấp điện đến khi phần ứng bị hút là “thời gian hút phần ứng”. Trong bài này, thời gian trễ tác động = thời gian từ khi ngắt điện đến khi bắt đầu phanh, thời gian hút = thời gian từ khi cấp điện đến khi phanh được nhả. Tên gọi khác nhau giữa các hãng: Mitsubishi Electric gọi đại lượng thứ nhất là “Braking delay time” và đại lượng thứ hai là “Release delay time”; mayr gọi đại lượng thứ nhất là “Response delay on connection t11” (đến khi mô-men tăng lên thì gọi là “Connection time t1”), và đại lượng thứ hai là “Separation time t2”. Khi đọc tài liệu tiếng Anh rất dễ nhầm chiều, cần lưu ý (trên trang tiếng Anh của Panasonic, thuật ngữ tiếng Nhật chỉ thời gian trễ tác động được ghi là “Releasing time”, còn thuật ngữ chỉ thời gian hút được ghi là “Engaging time”, nên mặt chữ trông như ngược với ý nghĩa).

So sánh các kiểu

Ba phân loại: dùng để hãm, dùng để giữ, chỉ dùng để giữ

Ngay trong kiểu tác động khi mất kích từ cũng có phân loại theo mục đích sử dụng. Nếu nhầm điểm này, dù mô-men đủ, cách sử dụng vẫn nằm ngoài đặc tả.

Ví dụ INTORQ BFK458 rất dễ hiểu: mô-men định mức tại 100 min⁻¹ là cỡ 06: dùng để hãm 4 Nm / dùng để giữ 6 Nm, cỡ 10: 16/23 Nm, cỡ 16: 80/125 Nm, cỡ 25: 400/600 Nm. Nếu dùng làm phanh giữ thì được công bố mô-men lớn hơn, đổi lại số lần dừng khẩn cấp bị giới hạn. Chú thích cho biết có thể dùng phanh giữ làm phanh hãm, nhưng cần điều chỉnh thường xuyên hơn hoặc dùng quá kích từ. Khi so sánh mô-men trong catalogue, trước hết cần kiểm tra đó là định mức của phân loại nào.

Phanh giữ của động cơ servo không phải là “phanh để dừng”

So sánh mô tả của các hãng

Dưới đây là mô tả trong tài liệu của các hãng mà bài viết đã tham khảo về phanh giữ tích hợp trong động cơ servo. Các con số là giá trị của từng hãng, từng dòng, từng model, không áp dụng cho sản phẩm của hãng khác.

Sắp xếp theo 3 tầng

Bảng trên dễ hiểu hơn nếu đọc theo 3 tầng sau.

1. Dừng thông thường được thực hiện bằng servo (dừng có điều khiển). Cả Mitsubishi Electric, Panasonic và Yaskawa Electric đều không xem việc dùng phanh tích hợp để dừng động cơ đang quay là cách dùng thông thường.
2. Dù hãm khi khẩn cấp là “được phép”, vẫn có giới hạn trên về số lần và công của một lần hãm. Nhiều model HK-KT của Mitsubishi Electric là 20.000 lần, HK-KT153(4)WB–202(4)WB là 5.000 lần, Kendrion Servo Line và INTORQ BFK458 (dùng để giữ) là 500 lần. Hơn nữa, định nghĩa “bao nhiêu lần với mỗi lần hãm bao nhiêu J” cũng khác nhau giữa các hãng, nên không thể chỉ đặt số lần cạnh nhau để xếp hạng hơn kém.
3. Ở phân loại “chỉ dùng để giữ”, có sản phẩm không thể hãm khẩn cấp. Miki Pulley BXW(S) là một ví dụ.

Điều cần lưu ý ở đây là không phải “phanh tích hợp trong servo hoàn toàn không thể dùng cho dừng khẩn cấp”. Mitsubishi Electric cho biết động cơ có phanh điện từ có thể dùng để chống rơi trong ứng dụng nâng hạ theo phương đứng, hoặc làm lớp an toàn kép khi dừng khẩn cấp. Cách hiểu đúng là “không dùng cho dừng thông thường, khi khẩn cấp thì dùng trong phạm vi giới hạn trên về số lần và công”. Và để không vượt quá giới hạn đó, tiền đề thiết kế là thực hiện dừng thông thường và dừng bảo vệ bằng dừng có điều khiển phía servo. Tờ thông tin (FBHM-005) của DGUV, tổ chức bảo hiểm tai nạn lao động của Đức, cũng nêu rằng để tránh mài mòn phanh không cần thiết, nếu đánh giá rủi ro cho phép thì cả dừng vận hành lẫn dừng khẩn cấp nên ưu tiên Stop category 1 (dừng có điều khiển) theo EN 60204-1 hơn là dừng bằng phanh cơ khí.

Mức dự phòng của mô-men giữ cũng khác nhau giữa các hãng

Cách quy định mô-men giữ của phanh tích hợp cũng không đồng nhất. Yaskawa Electric Σ-7 SGM7J đặt mô-men giữ bằng mô-men định mức của động cơ. Panasonic MSMF402L1D6 có mô-men ma sát tĩnh từ 16,2 N·m trở lên so với định mức 12,7 N·m (khoảng 1,28 lần). Mitsubishi Electric HK-KT ghi giới hạn dưới của mô-men ma sát tĩnh cho từng model, kèm chú thích đó là giá trị giới hạn dưới ở 20 °C, trạng thái ban đầu. Trong điều kiện chọn động cơ, Mitsubishi Electric ghi rằng với máy phát sinh mô-men mất cân bằng như trục đứng, mô-men mất cân bằng phải không vượt quá 70% mô-men định mức (đây là hệ số giảm tải phía động cơ, không phải yêu cầu đối với mô-men phanh). An toàn hơn cả là coi “mức dự phòng so với tải” của phanh tích hợp trong động cơ là khác nhau tùy hãng và tùy dòng.

Cần đặc biệt chú ý với trục truyền động bằng đai

Ngoài đấu dây sai và tuổi thọ, Mitsubishi Electric cho biết tùy kết cấu máy, có trường hợp không giữ được trục, lấy ví dụ “trường hợp vít me bi và động cơ được nối bằng đai răng”, và yêu cầu lắp cữ chặn (stopper) phía máy để đảm bảo an toàn. Phanh tích hợp trong động cơ chỉ giữ trục động cơ, nên nếu đai bị đứt hoặc nhảy răng, phía vít me sẽ không được giữ. Với trục đứng truyền động qua đai, cần xem xét cấu hình đặt phanh ở phía vít me hoặc cữ chặn cơ khí.

7 bước lựa chọn phanh điện từ

Từ đây là trình tự lựa chọn với giả định là trục đứng. Kết hợp phần chung giữa quy trình của các hãng và tờ thông tin của DGUV, có thể sắp xếp thành 7 bước sau.

7 bước này không phải là đường một chiều. Ví dụ, nếu ở bước ⑤ thấy quãng dừng quá dài thì quay lại mạch ngắt ở bước ④; nếu vẫn chưa đủ thì xem xét phanh có mô-men lớn hơn ở bước ③; nếu ở bước ⑦ biết rằng người sẽ đi vào bên dưới trục thì xem lại chính cấu hình ở bước ①. Luồng đặt hàng và nghiệm thu bao gồm cả động cơ và bộ điều khiển (driver) được trình bày trong bài “Điều khiển servo: hướng dẫn đặt hàng và FAT/SAT tại nhà máy Thái Lan 2026“.

Tính mô-men phanh: mô-men tải của trục đứng và hệ số an toàn

Mô-men trọng lực của vít me bi đặt đứng

Mô-men làm tải đi xuống trên vít me bi đặt đứng được catalogue bản 2020 của Ogura Clutch biểu diễn bằng công thức sau.

T = 9,8 × m × P / 2π [N·m] (m: khối lượng vật chuyển động thẳng, kg; P: bước vít me, m/rev; hiệu suất lấy bằng 1,0)

Mặt khác, tài liệu kỹ thuật của Miki Pulley dùng dạng có đưa hiệu suất η và ma sát vào: Tℓ = R × P/(2π) × (F + μMg)/η (R là tỉ số giảm tốc, F là ngoại lực). Nếu áp dạng này cho việc giữ trục đứng chống trọng lực thì F được xử lý là trọng lực Mg, nhưng đây là cách áp dụng của bài viết. Công thức của Ogura lấy hiệu suất 1,0, còn dạng của Miki chia cho hiệu suất, nên với cùng một trục, dạng của Miki cho giá trị lớn hơn. Trong bản tính toán, hãy yêu cầu ghi rõ mô-men tải được tính theo cách xử lý nào.

Hệ số an toàn của mỗi hãng đi kèm “đại lượng được nhân” và “đại lượng để so sánh”

Ogura Clutch cho biết khi hãm cần xét theo mô-men ma sát động chứ không phải mô-men ma sát tĩnh, và giải thích rằng mô-men ma sát động của kiểu ma sát khô giảm đi khi tốc độ trượt tăng. Nghĩa là kiểm tra cho việc giữ và kiểm tra cho việc hãm khẩn cấp có đại lượng để so sánh khác nhau. Ngoài ra, MMin của mayr là “mô-men hãm tối thiểu đã tính đến dung sai và suy giảm theo nhiệt độ”, không phải chính mô-men danh nghĩa trong catalogue. Đây là lý do không thể nói “hệ số an toàn thông thường là bao nhiêu lần” bằng một con số duy nhất.

Tính toán mô hình A: cùng một trục, mô-men cần thiết thay đổi tùy dùng công thức của hãng nào và so sánh với đại lượng nào

Ở đây, bài viết thử áp cách tính của các hãng vào cùng một dữ liệu đầu vào. Đầu vào mượn các giá trị trong ví dụ lựa chọn cho vít me bi đặt đứng trong catalogue bản 2020 của Ogura Clutch. Đây không phải giá trị thiết kế của một thiết bị cụ thể, mà là ví dụ để cho thấy cấu trúc và độ nhạy của phép tính.

• Khối lượng tải m: 400 kg
• Bước vít me P: 0,02 m
• Tỉ số giảm tốc: 1/5 (phía phanh và động cơ quay nhanh hơn)
• Hiệu suất: 1,0 (cách xử lý trong ví dụ của Ogura), g = 9,8 m/s²

Mô-men trọng lực trên trục vít me là T = 9,8 × 400 × 0,02 ÷ 2π ≈ 12,5 N·m (bằng với 12,5 N·m trong ví dụ của Ogura); quy đổi sang trục phanh thì nhân 1/5, được khoảng 2,50 N·m (2,496 N·m).

Cùng một trục, nhưng kết quả trải từ khoảng 3,2 đến 8,8 N·m, tức chênh khoảng 2,7 lần. Tuy nhiên, 2 dòng trên cùng là con số của “thử nghiệm” chứ không phải của “lựa chọn”, nên bản chất khác nhau. Khoảng 3,2 N·m của DGUV là mô-men đặt lên trục khi thử nghiệm định kỳ, còn khoảng 4,1 N·m của mayr là mô-men tối thiểu mà phanh phải có để chịu được phép thử đó. 3 dòng dưới là các con số mô-men cần thiết để giữ, dùng để so sánh với mô-men ma sát tĩnh.

Điều quan trọng ở đây không phải là con số nào đúng, mà là mỗi hệ số được dùng cùng với định nghĩa của chính hãng đó. Không được đem con số tính theo hệ số của một hãng so với giá trị catalogue của hãng khác. Cũng cần nắm làm tiền đề so sánh rằng dạng của Miki Pulley chia cho hiệu suất nên cho kết quả lớn hơn, và ví dụ của Ogura được tính với hiệu suất 1,0.

Trong ví dụ lựa chọn của Ogura Clutch, với mô-men cần thiết 6 N·m, hãng chọn kiểu RNB-N0.8 dùng để giữ có định mức 8 N·m. Mặt khác, nếu áp cách tính của Miki Pulley (chia cho hiệu suất 0,85, K = 3) cho cùng trục này, mô-men ma sát tĩnh cần thiết là khoảng 8,8 N·m; nếu chọn từ sản phẩm của Miki Pulley thì cần model có mô-men ma sát tĩnh vượt quá 8,8 N·m. Model khoảng 8 N·m có đủ hay phải lên cỡ lớn hơn sẽ phụ thuộc vào việc theo cách tính của hãng nào. Nói cách khác, chỉ riêng cách chọn hệ số cũng có thể làm model được chọn thay đổi một cỡ. Hệ số f trong bảng của Ogura Clutch (1,5/1,7/2,0/2,4/3,5) được chọn theo mức dao động tải, quán tính và va đập; cột 1,5 nêu ví dụ như máy thổi khí, quạt và máy công cụ cỡ nhỏ, cột 3,5 nêu ví dụ như máy cán nặng và máy ép cỡ lớn. Trong bản tính toán, hãy yêu cầu ghi không chỉ giá trị hệ số mà cả “lấy từ bảng nào của hãng nào, theo điều kiện nào”.

Ngoài ra, trong các ví dụ lựa chọn của Miki Pulley có ví dụ chọn phanh giữ cho truyền động vít me bi (BXH-06), nhưng mô-men tải ở đó được tính từ ma sát của vít me μMg, không phải ví dụ tính cho việc giữ trục đứng chống trọng lực. Khi tái sử dụng ví dụ, cần kiểm tra xem phanh đang giữ lực nào.

Khi đi xuống, mô-men cần thiết thay đổi lớn

Trong ví dụ lựa chọn phanh dùng để hãm của Miki Pulley (vận hành nâng hạ bằng tang cuốn, BXL-12), với cùng một tải, mô-men cần thiết khi đi lên là khoảng 0,57 N·m, còn khi đi xuống là khoảng 15,3 N·m. Lý do là khi đi lên, tải hỗ trợ phanh; khi đi xuống, tải chống lại phanh. Trong công thức của Ogura Clutch, mô-men ma sát động cần để giảm tốc là Td = J·n/(9,55·tab) ± T, lấy dấu trừ nếu tải hỗ trợ phanh và dấu cộng nếu tải cản trở. Với hãm khẩn cấp trục đứng, lúc đang đi xuống là trường hợp xấu nhất.

Thời gian đáp ứng của phanh và mạch ngắt

Tổng thời gian hãm là tổng của 3 khoảng thời gian

Ogura Clutch định nghĩa tổng thời gian hãm là “thời gian hãm thực + thời gian nhả phần ứng + thời gian trễ ban đầu”. Thời gian trễ ban đầu là khoảng thời gian từ tín hiệu điều khiển (ví dụ tín hiệu dừng khẩn cấp) đến khi tín hiệu tác động được đưa vào thân phanh; thời gian xử lý của rơ-le và hệ điều khiển nằm trong khoảng này. Miki Pulley cũng định nghĩa tương tự “tổng thời gian hãm ttb = tid + tar + tab”, và trong ví dụ lựa chọn đặt độ trễ ban đầu tid là 0,05 s dựa trên thời gian tác động của rơ-le thông dụng. Nghĩa là chỉ nhìn thời gian trễ tác động trong catalogue thì chưa ra được thời gian thực tế cho đến khi bắt đầu phanh.

Thời gian trễ tác động thay đổi gấp nhiều lần giữa ngắt phía DC và ngắt phía AC

Có hai cách ngắt nguồn phanh: ngắt ở phía DC sau chỉnh lưu, và ngắt ở phía AC trước khi vào bộ chỉnh lưu. Miki Pulley giải thích đóng cắt phía AC là “phương pháp đóng cắt thông dụng, đấu nối đơn giản”, còn đóng cắt phía DC là “đặc tính tác động còn nhanh hơn so với đóng cắt phía AC”. Dưới đây trích từ bảng gốc của các hãng sự chênh lệch trên cùng một phanh.

Chú thích trong từng bảng thông số của Miki Pulley ghi “thời gian hút phần ứng và thời gian nhả phần ứng là giá trị khi đóng cắt phía DC”, còn giá trị phía AC được đưa trong bảng của phiên bản 45 V và 90 V (chỉnh lưu bán kỳ một pha). Nghĩa là thời gian trễ tác động trong bảng tổng hợp của catalogue chưa chắc đã là giá trị trên máy thực tế.

Phần tử hấp thụ xung cũng làm thời gian thay đổi

Ngay cả khi không ngắt phía DC, thời gian vẫn thay đổi tùy loại phần tử hấp thụ xung mắc song song với cuộn dây.

• Trong chú thích của HK-KT, Mitsubishi Electric cho biết rơ-le điều khiển phanh cần được chọn có xét đến đặc tính của phanh và bộ hấp thụ xung, và nếu dùng diode làm bộ hấp thụ xung thì thời gian hãm sẽ dài hơn.
• Với MHMA152S1D thuộc MINAS A4 (đã ngừng sản xuất) của Panasonic, thời gian trễ tác động được ghi là “50 (130) ms trở xuống”, kèm chú thích 50 ms là khi dùng bộ hấp thụ xung cho phanh (Z15D151 của SEMITEC hoặc tương đương), còn 130 ms trong ngoặc là giá trị đo thực tế khi dùng diode (khoảng 2,6 lần).
• Trong hướng dẫn sử dụng ROBA-servostop Lean, mayr cho biết nếu ngắt bằng diode dập (freewheeling diode), từ trường suy giảm chậm, thời gian đóng t1 dài hơn khoảng 6–10 lần so với ngắt phía DC, và giải thích cách này dành cho ứng dụng mà thời gian đóng không thành vấn đề.
• Thời gian ăn khớp tc1 của Kendrion Servo Line (cỡ 06 là 12 ms) được chú thích là giá trị đo khi ngắt nhanh bằng varistor mắc song song.
• Trong chú thích của Σ-7 SGM7J, Yaskawa Electric cho biết thời gian cần để nhả và thời gian cần để hãm thay đổi tùy mạch phóng điện được dùng, và yêu cầu kiểm tra xem thời gian trễ hoạt động có phù hợp với máy thực tế hay không.

Ngắt phía DC cũng có điểm cần lưu ý

Vậy có phải lúc nào cũng nên ngắt phía DC hay không thì không thể khẳng định như vậy. mayr ghi rằng khi ngắt phía DC, cuộn dây sinh ra đỉnh điện áp cao, dẫn đến mòn tiếp điểm do tia lửa và đánh thủng cách điện, nên cần hạn chế đỉnh điện áp (varistor được chọn theo điện áp DC và AC lớn nhất). Miki Pulley cũng yêu cầu khi đóng cắt phía DC và dùng nguồn không tích hợp phần tử bảo vệ thì phải mắc phần tử bảo vệ khuyến nghị (varistor) song song với phanh. Bộ nguồn ORM0509F/H của Ogura Clutch đặt song song trên sơ đồ đấu nối “đóng cắt phía AC (khuyến nghị)” và “đóng cắt phía DC”, ghi rằng khi đóng cắt phía DC thì bắt buộc mắc phần tử hấp thụ xung ngược giữa các cực tải, và khi tuổi thọ tiếp điểm ngắn có thể mắc nối tiếp từ 2 tiếp điểm trở lên để kéo dài tuổi thọ. Chữ “khuyến nghị” này là mô tả từ góc độ bảo vệ bộ nguồn và sự đơn giản, không phải so sánh thời gian đáp ứng.

Tóm lại, phương thức ngắt, phần tử bảo vệ và rơ-le là những mục cần ghi trong bản đặc tả với tầm quan trọng ngang với model phanh. Hãy kiểm tra thời gian trễ tác động trong catalogue được đo với mạch nào, và đo thực tế với mạch của máy thực trong FAT. Mitsubishi Electric cũng ghi rằng độ trễ nhả cần được xác nhận trên máy thực tế.

Nguồn quá kích từ là để “nhả nhanh hơn”

Một thuật ngữ gần giống là nguồn quá kích từ. OCP25 của Ogura Clutch là bộ nguồn dùng quá kích từ để phần ứng được hút sớm, nhả phanh nhanh chóng, sau đó dùng kích từ yếu để giảm tăng nhiệt và điện năng tiêu thụ. Đây là giải pháp làm nhanh phía nhả (thời gian hút), khác hướng với biện pháp rút ngắn thời gian trễ tác động từ khi ngắt điện đến khi bắt đầu phanh.

Ví dụ thời gian trễ tác động của phanh tích hợp các hãng

Các giá trị này khác nhau giữa các hãng, kể cả cách ghi điều kiện đo. Việc đặt chúng trong cùng một bảng là để nắm “cảm giác về bậc độ lớn”, không phải để so sánh hơn kém giữa các phanh.

Chống rơi trục đứng: tính quãng dừng

Xét quãng dừng theo 2 giai đoạn “trong lúc trễ” và “trong lúc hãm”

Miki Pulley đưa ra góc dừng khi cần kiểm tra độ chính xác dừng là θ = 6 × n × (tid + tar + ½·tab) [°], và theo kinh nghiệm độ phân tán vị trí dừng là Δθ = ±0,15 × θ. Công thức này giả định rằng trong lúc trễ (tid + tar), trục tiếp tục quay ở tốc độ n.

Với trục đứng, còn có thêm một hiệu ứng nữa. mayr ghi rằng mô-men tải làm giảm mô-men giảm tốc khả dụng, và có thể làm tăng tốc độ đầu ra trong thời gian xử lý của hệ điều khiển và thời gian trễ của phanh. Nghĩa là quãng dừng của trục đứng cần được xét theo 2 giai đoạn: “quãng đường đi được trong lúc trễ trong khi tăng tốc do trọng lực” và “quãng đường giảm tốc từ vận tốc đó bằng mô-men thực sau khi trừ mô-men tải”.

Tính toán mô hình B: độ trễ hãm càng dài, quãng dừng khi dừng khẩn cấp lúc đi xuống càng tăng mạnh

Với cùng trục như mô hình A (giá trị trong ví dụ lựa chọn của catalogue bản 2020 của Ogura Clutch), bài viết tính quãng dừng khi thay đổi giả định về độ trễ hãm.

Quán tính quy đổi về trục phanh là: vít me 6,24×10⁻⁴ × (1/5)² + động cơ 10×10⁻⁴ + phanh 0,782×10⁻⁴ + quy đổi của khối lượng tải khoảng 1,62×10⁻⁴ ≈ 12,7×10⁻⁴ kg·m², khớp với tổng quán tính 12,7×10⁻⁴ kg·m² trong ví dụ của Ogura. Mô-men ma sát động trong lúc hãm dùng giá trị giả định 5,6 N·m trong ví dụ của Ogura.

Tiền đề (khi đọc phép tính này, nhất định phải nắm rõ)

1. Trong lúc trễ, mô-men động cơ bằng 0 và phanh cũng chưa tác động
2. Hiệu suất 1, không có ma sát, mô-men hãm không đổi
3. Đây là xấp xỉ thô không xét giới hạn tốc độ của trục phanh hay quá tốc của động cơ, không phải giá trị dự báo quãng dừng của máy thực tế
4. Các giá trị độ trễ là phép tính độ nhạy mượn thời gian trễ tác động của các phanh thuộc những hãng và cỡ khác nhau làm “giá trị giả định của độ trễ”, không nhằm so sánh hơn kém giữa các phanh. 0,05 s cho rơ-le và các phần khác là giá trị giả định trong ví dụ của Miki Pulley

Tính với điều kiện này, gia tốc trong lúc trễ là khoảng 1,26 m/s², khoảng 1/8 gia tốc trọng trường 9,8 m/s². Lý do là trong phép tính này, quán tính của các phần quay gồm vít me, động cơ và phanh làm chậm việc rơi đi đáng kể. Gia tốc hãm trong lúc hãm là khoảng 1,56 m/s². Tốc độ đi xuống 0,12 m/s tương ứng với 1.800 r/min trên trục phanh (tốc độ quay trong ví dụ của Ogura).

Xem chi tiết thì khoảng 23,5 mm ở trường hợp 0,065 s khi đang đi xuống là “trong lúc trễ khoảng 10,5 mm + trong lúc hãm khoảng 13,0 mm”, còn khoảng 86,6 mm ở trường hợp 0,19 s khi đang đi xuống là “trong lúc trễ khoảng 45,5 mm + trong lúc hãm khoảng 41,2 mm” (mỗi giá trị đã được làm tròn nên tổng các thành phần có thể lệch 0,1 mm so với tổng). Khi độ trễ tăng từ 0,065 s lên 0,19 s, quãng dừng khi đang đi xuống tăng từ khoảng 23,5 mm lên khoảng 86,6 mm, tức khoảng 3,7 lần. Thời gian trễ chỉ tăng khoảng 2,9 lần, nhưng quãng dừng tăng nhiều hơn thế. Vì trong lúc trễ vận tốc tăng lên, và phải dừng từ vận tốc đã tăng đó, nên ảnh hưởng của độ trễ không phải là tuyến tính.

Để tham khảo, nếu rơi tự do trong cùng khoảng thời gian (½gt²) thì 0,065 s là khoảng 20,7 mm, 0,19 s là khoảng 177 mm. Giá trị tính từ trạng thái đứng yên (khoảng 4,8 mm, khoảng 40,9 mm) nhỏ hơn nhiều so với rơi tự do là do quán tính của các phần quay kìm hãm gia tốc. Nói ngược lại, với trục có quán tính nhỏ, hoặc khi đai bị đứt và chỉ còn lại quán tính phía vít me, trục có thể rơi nhanh hơn so với phép tính này.

Xem lại từ việc chỉ định mạch ngắt

Dòng đặt 0,12 s trong phép tính mượn thời gian trễ tác động 0,070 s khi ngắt Miki Pulley BXH-06 ở phía AC. Nếu ngắt cùng BXH-06 đó ở phía DC, thời gian trễ tác động là 0,020 s, khoảng 1/3,5 so với phía AC. Trước khi tăng cỡ phanh hay thay động cơ, việc chỉ định mạch ngắt là một trong những biện pháp nên xem xét đầu tiên để rút ngắn quãng dừng. Tuy nhiên, như đã thấy ở chương trước, ngắt phía DC phải đi kèm biện pháp chống xung (varistor) và chú ý đến tuổi thọ tiếp điểm.

Công và số lần hãm khẩn cấp

Song song với quãng dừng, cần kiểm tra công (năng lượng) mà bề mặt ma sát phải tiếp nhận trong một lần hãm khẩn cấp.

• Trong ví dụ lựa chọn của Ogura Clutch, công hãm khi dừng khẩn cấp của kiểu RNB-N0.8 được tính là khoảng 41 J từ mô-men ma sát động 5,6 N·m và tổng quán tính 12,7×10⁻⁴ kg·m². Ngoài ra, mức tham khảo cho lượng công cho phép đến khi dừng khẩn cấp của phanh dùng để giữ được đưa ra là “tối đa 70% công suất hãm cho phép (allowable work rate) của phanh dùng để hãm cùng cỡ mô-men”.
• Miki Pulley đặt điều kiện: nếu mục đích là giữ thì hãm chỉ giới hạn trong tình huống khẩn cấp, và công hãm Eb của một lần hãm khẩn cấp phải nhỏ hơn nhiều so với công hãm cho phép Ebaℓ (Eb ≪ Ebaℓ). Tần suất hãm khẩn cấp ở mức khoảng 1 lần mỗi phút trở xuống, và nếu Eb của một lần từ 70% Ebaℓ trở lên thì sau khi hãm khẩn cấp phải để nguội đầy đủ rồi mới sử dụng. Tổng số lần hãm được ước tính bằng L = ET/Eb.
• Công hãm cho phép của Mitsubishi Electric HK-KT là 5,6 J, 22 J, 64 J, 66 J mỗi lần (tùy model), và cũng có giá trị cho mỗi giờ. Năng lượng đóng cắt tối đa cho một lần dừng khẩn cấp của Kendrion Servo Line cỡ 06 là 70 J.

Khi dừng khẩn cấp lúc đang đi xuống, vận tốc tăng lên trong lúc trễ nên công hãm cũng lớn hơn. Ví dụ, với sản phẩm có giới hạn trên số lần dừng khẩn cấp là 500 lần, nếu dừng khẩn cấp lặp lại nhiều lần trong quá trình chạy thử và điều chỉnh, có nguy cơ tiến gần đến giới hạn đó. Trong RFP, hãy yêu cầu ghi “số lần hãm khẩn cấp giả định” và “công của một lần [J]” thành cặp với giá trị cho phép của phanh.

“Mô-men trong catalogue” không phải là “mô-men đang thực sự có”

Chạy rà (mô-men ban đầu)

Với phanh ma sát, khi mới bắt đầu sử dụng, bề mặt ma sát chưa ăn khớp với nhau nên có thể chưa đạt mô-men ghi trên nhãn.

• Trong tài liệu kỹ thuật về kiểu tác động khi có kích từ, Miki Pulley giải thích mô-men ban đầu bằng 60–70% mô-men ghi trên nhãn, đạt giá trị ghi trên nhãn sau một ít thời gian chạy rà, và với tải nhẹ hoặc tốc độ quay thấp thì việc chạy rà có thể mất nhiều thời gian. Tài liệu về kiểu tác động khi mất kích từ cũng ghi rằng ở giai đoạn đầu sử dụng, mô-men có thể thấp hơn giá trị ghi trên nhãn, và cần chạy rà để bề mặt ma sát ăn khớp trước khi sử dụng (tỉ lệ cụ thể của mô-men ban đầu với kiểu tác động khi mất kích từ không được nêu).
• Ogura Clutch ghi kèm “mô-men ban đầu bằng 70% mô-men định mức” trong phần giới thiệu các dòng như SNB-N, MNB-N, PNB.
• Trong chú thích bảng của ROBA-servostop, mayr cho biết mô-men hãm danh nghĩa được ghi là giá trị giới hạn dưới có khả năng đạt được rất cao nhưng không thể đảm bảo, và vì mô-men hãm có thể sai lệch do trạng thái chạy rà, nhiệt độ, mài mòn, bụi bẩn, nên yêu cầu tính đến sự biến động bằng biện pháp an toàn thích hợp khi thiết kế. Hướng dẫn sử dụng bản Lean cho biết sau thời gian lưu kho dài hoặc dừng máy lâu, có thể cần chạy rà để đạt được mô-men quy định.
• Kendrion Servo Line ghi mô-men đảm bảo tối thiểu trong toàn bộ tuổi thọ đối với phanh đã được rà khớp (grinded-in) và thử mô-men tại nhà máy.

Với thiết bị vừa chạy thử hoặc thiết bị đã dừng lâu khi đưa vào vận hành lại, mô-men trong catalogue chưa chắc đã có sẵn nguyên vẹn. Hãy đưa vào bản đặc tả quy trình chạy rà khi chạy thử và bước kiểm tra mô-men sau đó.

Nhiệt độ, dầu, gỉ

• Nhiệt độ: mayr ROBA-servostop được thiết kế cho 0–60 °C, và đưa ra mức suy giảm mô-men hãm là 10% khi trên 60 °C đến 80 °C, 20% khi trên 80 °C đến 100 °C, 30% khi trên 100 °C đến 120 °C. Phanh tích hợp trong động cơ chịu nhiệt từ động cơ, nên cần ước tính nhiệt độ bên trong thiết bị. Ngoài ra, dung sai mô-men hãm của mayr là “+75%”, chỉ ghi phía lệch lên.
• Dầu, mài mòn: tờ thông tin của DGUV ghi rằng trục đứng dừng trong quá trình sản xuất thường chỉ được giữ bằng phanh tích hợp trong động cơ, và do mài mòn cơ học hoặc nhiễm bẩn dầu, mô-men hãm của phanh có thể xuống dưới giá trị danh nghĩa, dẫn đến trục đi xuống ngoài ý muốn hoặc rơi trục.
• Gỉ: mayr lưu ý rằng trong môi trường ăn mòn hoặc khi dừng máy lâu, rotor có thể bị gỉ và kẹt dính.

Điều chỉnh khe hở và tuổi thọ

Khi bề mặt ma sát mòn đi, khe hở không khí giữa phần ứng và lõi từ (khe hở) sẽ rộng ra. Cách xử lý khe hở khác nhau rất lớn tùy sản phẩm.

Ogura Clutch cũng ghi rằng thời gian nhả phanh thay đổi theo độ lớn của khe hở. Nghĩa là khi mài mòn tiến triển, hoạt động ở phía nhả phanh cũng thay đổi. Công thức tính tuổi thọ của Ogura Clutch là L = V/(Eb·w) hoặc L = Et/Eb, của Miki Pulley là L = ET/Eb; tất cả chỉ tính được khi biết “công của một lần hãm”. Ở đây cũng vậy, ước tính công hãm khẩn cấp là nền tảng.

Về vệ sinh, mayr yêu cầu không thổi bụi phanh bằng khí nén hay chổi, mà hút hoặc lau bằng khăn ẩm, và khuyến nghị dùng khẩu trang FFP2 nếu có phát sinh bụi.

Nhả bằng tay là “thao tác làm tải rơi”

Có những phanh có cơ cấu nhả bằng tay để di chuyển trục khi mất điện hoặc khi có sự cố.

• Ogura Clutch SNB-N kiểu 1.2–10 và RNB-N kiểu 3–20 dùng kiểu vít: siết luân phiên các vít, nhả khi xoay khoảng 90 độ (không cố vặn thêm quá mức đó)
• Miki Pulley BXL, BXH có thể nhả bằng tay (BXL và các dòng khác có lỗ ren nhả bằng tay tiêu chuẩn, ngoài ra có tùy chọn cần nhả bằng tay)
• mayr ROBA-topstop có tùy chọn nhả bằng tay trong tình huống không có nguồn điện
• INTORQ BFK458 có các biến thể về vị trí nhả bằng tay, và tùy chọn giám sát nhả bằng tay bằng công tắc hành trình nhỏ (microswitch)
• Mitsubishi Electric HK-KT không có cơ cấu nhả bằng tay (nhả bằng điện với 24 V DC)

Nếu nhả bằng tay trên trục đứng, tải sẽ rơi. Cùng với việc quyết định có cần nhả bằng tay hay không, cần quy định thành quy trình cách đỡ tải trước khi nhả (đồ gá đỡ, di chuyển về điểm thấp nhất, khóa cơ khí). Về thời điểm bảo trì, DGUV cũng nêu: nếu đỡ được thì đỡ hoặc hạ xuống điểm thấp nhất; nếu không đỡ được thì dùng thiết bị cố định vị trí an toàn (thiết bị hãm giữ, arresting device), và xác nhận trạng thái đó phía điều khiển để khóa liên động (interlock).

Giám sát trạng thái nhả

Cơ chế xác nhận phanh đã thực sự mở (hoặc đóng) cũng khác nhau tùy sản phẩm. INTORQ BFK458 có tùy chọn công tắc hành trình nhỏ để giám sát chức năng chuyển trạng thái và giám sát mài mòn từ cỡ 12 trở lên. mayr giải thích ROBA-brake-checker phát hiện chuyển động của phần ứng từ phân tích dòng điện và điện áp mà không cần cảm biến, và giám sát trạng thái mở/đóng, nhiệt độ cuộn dây, mài mòn, dự trữ chức năng (tuyên bố của nhà cung cấp). DGUV cho rằng phanh động cơ nhìn chung không có đầu ra tín hiệu đóng/mở đáng tin cậy. Việc có cần giám sát trạng thái nhả hay không được quyết định cùng với cấu hình thử nghiệm và dự phòng kép ở chương tiếp theo.

Thử nghiệm phanh và dự phòng kép

Vị trí của tờ thông tin DGUV

DGUV FBHM-005 “Gravity-loaded axes – Vertical axes” (bản dịch tiếng Anh, ngày 17/8/2021) được tham khảo ở đây là tờ thông tin của tổ chức bảo hiểm tai nạn lao động Đức. Hãy đọc nó như ví dụ về biện pháp do một tổ chức của Đức đưa ra, không phải yêu cầu của tiêu chuẩn quốc tế, cũng không phải yêu cầu của pháp luật Thái Lan. Chính DGUV cũng cho biết không có tiêu chuẩn cụ thể nào để đánh giá rủi ro của trục đứng, và nêu DIN EN ISO 12100 cùng phụ lục B (bao gồm mối nguy do trọng lực) làm nguyên tắc chung của đánh giá rủi ro. Ngoài ra, cần lưu ý rằng ISO 13849-1 mà DGUV tham chiếu là bản DIN EN năm 2016, không phải ISO 13849-1:2023 hiện hành.

Cấu hình thay đổi tùy việc người có đi vào bên dưới trục hay không

Trong bảng của DGUV, mức biện pháp được phân chia theo cách con người bị phơi nhiễm với nguy hiểm.

• Trường hợp thiết kế không cho người đi vào bên dưới trục, chỉ chi trên bị phơi nhiễm nguy hiểm trong thời gian ngắn: thử nghiệm định kỳ thiết bị phanh do hệ điều khiển máy thực hiện (Category 2 theo DIN EN ISO 13849-1)
• Trường hợp không thể tránh việc đi vào bên dưới trục: thiết bị chống rơi dự phòng kép (Category 3, PLc)

Hơn nữa, bảng 3 của DGUV đưa ra sự tương ứng giữa cấu hình phanh và chế độ vận hành. Các ký hiệu là phân loại của DGUV: A1 là trường hợp người vận hành ở vị trí an toàn hoặc khu vực cấm vào, A2 là trường hợp thiết kế không cho người đi vào bên dưới trục và chỉ chi trên bị phơi nhiễm nguy hiểm trong thời gian ngắn, A3 là trường hợp không thể tránh việc đi vào bên dưới trục, W1 và W2 là khi bảo trì. Bảng 3 còn có một nhóm chế độ vận hành khác bắt đầu bằng chữ E, nhưng bài viết chưa xác nhận định nghĩa của nhóm này, nên bảng dưới đây chỉ giới hạn ở nhóm A và thời điểm bảo trì (W1, W2).

Điều rút ra từ cách sắp xếp này là nếu không quyết định trước “người có đi vào bên dưới trục hay không” thì không thể quyết định cấu hình phanh. Đó là lý do bước ① trong 7 bước quyết định điều này.

DGUV cũng cho biết phanh dùng để giữ trục đứng chỉ có thể được phân loại là bộ phận an toàn theo Chỉ thị Máy 2006/42/EC khi được đưa ra thị trường riêng biệt với máy và động cơ truyền động. Phanh động cơ được tích hợp trong động cơ truyền động không được đưa ra thị trường riêng biệt, nên quy định này không áp dụng. Nghĩa là không thể coi riêng phanh tích hợp trong động cơ là “bộ phận an toàn”.

Ví dụ sản phẩm phanh lắp ngoài và dự phòng kép

Một ví dụ sản phẩm cho cấu hình tương đương “phanh giữ + phanh thứ hai” của DGUV là ROBA-topstop của mayr. mayr giới thiệu đây là phanh an toàn thông minh cho trục đứng: cắm là chạy (plug and play) với động cơ servo tiêu chuẩn, giải pháp đơn giản cho dự phòng kép của hệ thống, giữ được tải kể cả khi tháo động cơ, và vì đặt giữa động cơ và đầu ra nên có thể lắp bổ sung vào kết cấu hiện có (tuyên bố của nhà cung cấp). Ngoài ra, mayr cho rằng sản phẩm có thể được coi là bộ phận đã được kiểm chứng (well-tried component) theo nghĩa Category 1 của DIN EN ISO 13849-1, và trong thông cáo báo chí ngày 21/10/2025 cho biết TÜV đã đánh giá sản phẩm là well-tried component của Category 1. Tuy nhiên, điều mayr viết là đánh giá với tư cách bộ phận Category 1; hãng không viết đến mức dùng sản phẩm này thì chức năng an toàn của toàn bộ thiết bị đạt một Category hoặc mức hiệu năng (Performance Level) cụ thể. Mức của chức năng an toàn được đánh giá trên toàn hệ thống, bao gồm mạch điện, chẩn đoán và độ tin cậy của linh kiện. Cách tiến hành kiểm chứng phần liên quan đến an toàn được trình bày trong bài “Triển khai Safety PLC: RFP, thẩm định và bằng chứng FAT/SAT“.

Như đã đề cập ở chương trước, với trục nối vít me và động cơ bằng đai răng, chỉ phanh tích hợp trong động cơ thì không giữ được khi đai gặp sự cố. Cần xem xét cấu hình đặt phanh lắp ngoài ở phía vít me, hoặc kết hợp cữ chặn và khóa cơ khí.

Phương pháp thử nghiệm phanh tĩnh định kỳ

Bảng 2 của DGUV nêu các ví dụ biện pháp sau cho thử nghiệm phanh định kỳ ở Category 2.

• Thực hiện ở vị trí an toàn
• Thực hiện tự động trong lúc vận hành bình thường, chu kỳ chậm nhất là 8 giờ hoặc 1 ca (với thiết bị mà việc đi vào được ngăn chặn chắc chắn bằng cửa có khóa bảo vệ, có thể thực hiện ngay trước khi có yêu cầu mở khóa)
• Phải giữ chắc chắn ít nhất tải tĩnh lớn nhất. Mô-men thử bằng 1,3 lần mô-men tải
• Khi dùng 2 phanh song song, chỉ cần lần lượt thử từng phanh với tải đơn giản
• Đặt mô-men thử trong thời gian đủ dài
• Sau khi sửa chữa phanh bị hỏng, phía điều khiển bắt buộc thực hiện thử nghiệm, và không cho vận hành cho đến khi đạt
• Khi chạy thử, thực hiện thử nghiệm nghiệm thu mô phỏng sự cố phanh để xác nhận phản ứng khi có sự cố, và ghi lại (biểu mẫu do nhà chế tạo máy chuẩn bị)

Như những yêu cầu chung, DGUV cũng nêu việc thiết kế các bộ phận cơ khí truyền động lực và thiết bị an toàn để chịu được ứng suất tĩnh và động sinh ra bởi tải trọng ít nhất gấp 2 lần, và khi phát hiện sự cố phanh thì nếu có thể phải lập tức chuyển về vị trí an toàn. Tất cả đều là ví dụ biện pháp của một tổ chức Đức, không tự động trở thành nghĩa vụ tại nhà máy ở Thái Lan, nhưng là điểm xuất phát cụ thể khi thiết kế phép thử.

“Khuyến nghị thử nghiệm phanh tĩnh (phanh quay)” của mayr nêu các điểm sau từ góc độ nhà sản xuất.

• Chỉ thực hiện thử nghiệm phanh ở vị trí trục an toàn
• Độ lớn mô-men thử và tần suất thử do nhà chế tạo máy quyết định. Tính đến mô-men thử khi lựa chọn phanh
• Thời gian thử, ví dụ giữ 1–5 giây (toàn bộ mô-men phải được đặt vào). Tăng mô-men từ từ, không gây va đập
• Góc quay cho phép khi thử do phía điều khiển thực hiện phải không nhỏ hơn tổng của: góc do độ võng của hệ thống, độ rơ của bánh răng và phanh, và 5° quay của rotor cần thiết để giá trị ma sát của mô-men hãm được thiết lập
• Khi không đạt, kiểm tra sai sót về mục đích sử dụng và tình trạng phanh, nếu cần thì dùng hãm động để điều hòa cặp ma sát (conditioning) rồi thử lại

Về chức năng phía bộ truyền động, SEW-EURODRIVE trong tài liệu MOVIPRO giải thích “SBT (Safe Brake Test)” là chức năng thử nghiệm phanh tĩnh cho ứng dụng nằm ngang và thẳng đứng, chẩn đoán xem phanh có giữ được mô-men thử tĩnh đặt vào phanh đang đóng hay không. Khi chạy thử, hãng cho biết cần cài đặt sao cho tổng mô-men tải của ứng dụng và mô-men động cơ bằng mô-men thử yêu cầu. Lưu ý rằng trong danh sách “chức năng an toàn con theo EN 61800-5-2” của cùng tài liệu có SBC (Safe Brake Control) xử lý điều khiển phanh, nhưng không có SBT. Nên hiểu SBT là tên mà các hãng dùng làm tên chức năng của bộ truyền động.

Đạt thử nghiệm tĩnh không có nghĩa là hiệu năng dừng khẩn cấp được đảm bảo

Đây là một trong những điểm bài viết muốn nhấn mạnh nhất. DGUV ghi rõ rằng khi phanh còn đảm nhận chức năng dừng khẩn cấp, thử nghiệm phanh tĩnh tự động không phải là bằng chứng đầy đủ về việc hiệu năng dừng khẩn cấp không thiếu hoặc không suy giảm. Lời giải thích là đặc tính vật lý của trạng thái tĩnh và trạng thái động khác nhau, nên dù đạt thử nghiệm tĩnh, quãng vượt quá (overrun) khi dừng khẩn cấp vẫn có thể dài thêm một chút. Trên cơ sở đó, DGUV cho rằng để không giao chức năng dừng khẩn cấp cho phanh, dừng bảo vệ nên ưu tiên Stop category 1 (dừng có điều khiển).

Nghĩa là dù đã xác nhận “giữ được” bằng thử nghiệm định kỳ, “khi dừng khẩn cấp lúc đang đi xuống thì dừng sau bao nhiêu mm” vẫn phải kiểm tra riêng. Như đã thấy ở tính toán mô hình B, quãng dừng thay đổi lớn theo độ dài độ trễ. Trong FAT/SAT, hãy tách riêng việc kiểm tra mô-men giữ tĩnh và việc đo thực tế quãng dừng động, rồi ghi lại từng việc.

Các hư hỏng thường gặp và nguyên nhân

Từ nội dung ghi trong tài liệu của các hãng và tờ thông tin của DGUV, bài viết sắp xếp các nguyên nhân chính theo từng triệu chứng.

Phần lớn các trường hợp trong bảng xảy ra do bên đặt hàng không nhìn thấy các tiền đề của việc lựa chọn và đấu dây. Các mục RFP ở chương tiếp theo nhằm yêu cầu ghi rõ các tiền đề đó ngay từ đầu.

12 mục cần ghi trong RFP (yêu cầu báo giá) cho phanh điện từ

Đây là các mục nên đưa vào bản đặc tả cho trục đứng có phanh khi yêu cầu báo giá từ nhà chế tạo thiết bị hoặc SIer. Các mục được xây dựng từ tài liệu kỹ thuật của các hãng và tờ thông tin của DGUV; không nhất thiết phải quyết định tất cả bằng con số, mục đích là yêu cầu ghi rõ “đã lựa chọn dựa trên tiền đề nào”.

Đặc biệt, các mục 2, 4, 5 phát huy tác dụng ở giai đoạn so sánh báo giá. Nếu công ty A ghi “từ 6 N·m trở lên theo hệ số 2,4 của Ogura Clutch”, còn công ty B ghi “từ 8,8 N·m trở lên theo K = 3 của Miki Pulley”, ta có thể giải thích vì sao cùng một trục mà cỡ phanh được chọn trông lại khác nhau. Việc đặt hàng thiết bị đảm nhận chính chức năng nâng hạ có thể tham khảo bài “Lựa chọn thang nâng hàng: so sánh kiểu nâng hạ qua lại và kiểu liên tục, RFP và nghiệm thu cho nhà máy Thái Lan“, còn trường hợp dùng cơ cấu chấp hành dạng cần đẩy theo phương đứng có thể tham khảo bài “Chọn xi lanh điện cho nhà máy Thái Lan: lực, tốc độ và an toàn“.

Những điều cần kiểm tra trong FAT/SAT

Đây là các mục nên kiểm tra đối với trục đứng có phanh trong thử nghiệm nghiệm thu tại nhà máy (FAT) và thử nghiệm nghiệm thu tại hiện trường (SAT). Các con số về mô-men thử và thời gian được nêu như ví dụ của các hãng và tổ chức.

Ở SAT, về cơ bản là đo lại mô-men giữ tĩnh và quãng dừng bằng cùng phương pháp như FAT sau khi vận chuyển và lắp đặt. Cũng cần đối chiếu sơ đồ đấu dây với thực tế để xem mạch ngắt có bị thay đổi do nguồn điện hay tủ rơ-le tại hiện trường hay không. Về biểu mẫu ghi chép, như DGUV cho rằng “do nhà chế tạo máy chuẩn bị”, nếu yêu cầu nhà chế tạo thiết bị chuẩn bị từ giai đoạn RFP thì việc nghiệm thu sẽ suôn sẻ hơn.

Bàn giao sang kế hoạch bảo trì

Kết quả thử nghiệm định kỳ, số lần hãm khẩn cấp cộng dồn, kết quả kiểm tra khe hở (với sản phẩm điều chỉnh được) và xu hướng nhiệt độ được bàn giao sang kế hoạch bảo trì. Với sản phẩm mà tuổi thọ được quyết định bằng số lần hãm như Mitsubishi Electric HK-KT, nếu không đếm số lần hãm khẩn cấp thì sẽ không biết thời điểm thay thế. mayr cho biết chu kỳ kiểm tra và bảo dưỡng của ROBA-servostop Lean được tính riêng theo kế hoạch của nhà chế tạo hệ thống; vì vậy không lấy chu kỳ của sản phẩm hãng khác, mà quyết định dựa trên hướng dẫn sử dụng của sản phẩm được chọn.

Điểm cần kiểm tra khi mua sắm và bảo trì tại Thái Lan

Đầu mối liên hệ: chỉ trong phạm vi xác nhận được từ tài liệu chính thức

Trong quá trình khảo sát cho bài viết này, các hãng đã xác nhận được đầu mối tại Thái Lan từ tài liệu chính thức là 2 hãng sau.

• Miki Pulley: lịch sử công ty ghi đã thành lập Miki Pulley (Thailand) tại Bangkok vào tháng 7/2022, và mạng lưới bán hàng ở nước ngoài trên trang cơ sở kinh doanh có đại lý tại Bangkok (NAM SAE INTERNATIONAL TRADING CO., LTD.).
• mayr: trên trang liên hệ, khi chọn quốc gia là Thái Lan, người phụ trách hiển thị là Regional Sales Manager của Mayr Transmission (S) Pte Ltd tại Singapore (không hiển thị địa chỉ trong nước Thái Lan).

Với các hãng khác, bài viết chưa xác nhận đầu mối tại Thái Lan bằng tài liệu gốc. Phanh tích hợp trong động cơ servo thường được thay thế cả động cơ, nên cần kiểm tra đầu mối tại chỗ của hãng động cơ và khả năng mua được cùng model. Với thiết bị dùng phanh lắp ngoài của các hãng châu Âu, cách chắc chắn là xác nhận với nhà chế tạo thiết bị từ giai đoạn RFP xem đầu mối cung cấp hàng thay thế và kiểm tra sẽ ở đâu, và mất bao lâu để mua được.

Phụ tùng dự phòng và bảo quản

Khi giữ phụ tùng dự phòng cho phanh, cũng cần chú ý đến thời gian bảo quản. mayr cho biết sau thời gian lưu kho hoặc dừng máy dài có thể cần chạy rà, và trong môi trường ăn mòn rotor có thể bị gỉ và kẹt dính. Sau khi thay phụ tùng dự phòng, thực hiện chạy rà và kiểm tra mô-men giữ tĩnh bằng cùng phương pháp như khi nghiệm thu, rồi ghi lại. Cách chọn các bộ phận khác của trục đứng như linear guide và vít me bi cũng được trình bày trong bài “Lựa chọn linear guide: tính tuổi thọ, dự tải, cấp chính xác và RFP cho nhà máy tại Thái Lan“.

Biện pháp nâng cao hiệu quả của BOI (trong phạm vi hướng dẫn bản 2025)

Investment Promotion Guide 2025 của Ủy ban Đầu tư Thái Lan (BOI) có biện pháp dành cho trường hợp đưa hệ thống tự động hóa vào dây chuyền sản xuất hoặc dịch vụ hiện có để nâng cao hiệu quả. Ưu đãi gồm miễn thuế nhập khẩu máy móc và miễn thuế thu nhập doanh nghiệp trong 3 năm (mức trần là 50% số tiền đầu tư cải tiến, không bao gồm tiền đất và vốn lưu động); đối với tự động hóa và robot, nếu từ 30% giá trị máy móc cải tiến trở lên liên kết hoặc hỗ trợ ngành công nghiệp tự động hóa trong nước Thái Lan thì mức trần là 100%. Hướng dẫn cũng nêu ví dụ các ngành không thuộc đối tượng (ô tô thông thường, một phần xe hai bánh, PHEV và HEV, xi măng, v.v.). Tuy nhiên, đối tượng của biện pháp này là đầu tư vào thiết bị và hệ thống; hướng dẫn không ghi rằng việc mua riêng lẻ linh kiện như phanh thuộc đối tượng. Ngoài ra, nội dung ở đây nằm trong phạm vi hướng dẫn bản 2025; vui lòng xác nhận với BOI về điều kiện và tình trạng tiếp nhận mới nhất. Về các phán đoán liên quan đến thuế, vui lòng tham khảo ý kiến chuyên gia.

Câu hỏi thường gặp

Lựa chọn phanh điện từ bắt đầu từ đâu?

Bắt đầu từ phân loại mục đích sử dụng và việc người có đi vào bên dưới trục hay không. Với tiền đề dừng thông thường bằng dừng có điều khiển, phanh dùng để giữ và cho tình huống khẩn cấp, hãy quyết định dùng loại dùng để hãm, dùng để giữ hay chỉ dùng để giữ. Sau đó tính mô-men tải, tính mô-men cần thiết bằng công thức và hệ số của hãng được chọn, rồi lần lượt kiểm tra thời gian đáp ứng bao gồm cả mạch ngắt, quãng dừng và công hãm khẩn cấp, chạy rà, nhiệt độ và mài mòn, thử nghiệm và dự phòng kép.

Phanh tác động khi mất kích từ là gì?

Là loại phanh có tác dụng khi mất điện và được nhả khi cấp điện. Theo giải thích trong catalogue bản 2020 của Ogura Clutch, khi ngắt dòng điện, lực lò xo làm phần ứng tách ra và sinh mô-men ma sát; khi cấp điện, phần ứng bị hút và mô-men mất đi. Vì có tác dụng cả khi mất điện nên đây là dạng cơ bản để chống rơi trục đứng. Ngoài kiểu lò xo (spring-applied brake) còn có kiểu nam châm vĩnh cửu, và còn có phân loại theo mục đích sử dụng là dùng để hãm, dùng để giữ, chỉ dùng để giữ.

Có được dùng phanh giữ của động cơ servo để dừng khẩn cấp không?

Có thể dùng, chỉ khi khẩn cấp và trong phạm vi sản phẩm cho phép. Mitsubishi Electric, Panasonic và Yaskawa Electric đều ghi rằng không dùng phanh tích hợp cho việc hãm thông thường (dừng động cơ đang quay). Mặt khác, Mitsubishi Electric cho biết dùng phanh này để chống rơi khi mất điện hoặc khi servo báo lỗi (alarm), và đưa ra công hãm cho phép và tuổi thọ tính bằng số lần (20.000 lần ở nhiều model HK-KT, 5.000 lần ở các model lớn). Số lần dừng khẩn cấp của Kendrion Servo Line và INTORQ BFK458 (dùng để giữ) là 500 lần. Hãy kiểm tra giới hạn trên về số lần và công của một lần, và thiết kế sao cho dừng thông thường và dừng bảo vệ được thực hiện bằng dừng có điều khiển.

Khi tính mô-men phanh cần nhân hệ số an toàn bao nhiêu?

Không có một đáp án duy nhất. Ogura Clutch đưa ra hệ số từ 1,5 đến 3,5 trong bảng, và dùng 2,4 trong ví dụ lựa chọn cho vít me bi đặt đứng. Miki Pulley dùng K = 1,5, 2, 3 cho phanh dùng để giữ tùy điều kiện tải. Cho mục đích thử nghiệm, mayr đưa ra mô-men thử bằng mô-men tải nhân 1 đến 1,3, và mô-men hãm tối thiểu từ 1,25 lần mô-men thử đó trở lên. Trong phép tính của bài viết, cùng một trục cho ra dải khoảng 3,2–8,8 N·m. Hãy tính đúng theo định nghĩa của hãng được chọn, và yêu cầu ghi trong bản tính toán cả việc đã so sánh với ma sát tĩnh hay ma sát động.

Làm thế nào để rút ngắn thời gian trễ tác động của phanh?

Trước hết hãy kiểm tra mạch ngắt. Thời gian trễ tác động của Miki Pulley BXH-06 là 0,020 s khi ngắt phía DC và 0,070 s khi ngắt phía AC. Nếu dùng diode để hấp thụ xung thì thời gian sẽ chậm hơn; ở ví dụ MHMA152S1D thuộc MINAS A4 của Panasonic, 50 ms trở thành 130 ms. Khi ngắt phía DC, hãy dập xung bằng varistor hoặc phần tử tương tự và chú ý đến tuổi thọ tiếp điểm. Thời gian xử lý của rơ-le và hệ điều khiển cũng cộng vào độ trễ, nên hãy đo và xác nhận với mạch điện của máy thực tế.

Thử nghiệm phanh nên thực hiện với tần suất nào?

Độ lớn mô-men thử và tần suất thử là do nhà chế tạo máy quyết định (mayr). Để tham khảo, tờ thông tin của DGUV (Đức) nêu biện pháp thực hiện tự động trong lúc vận hành bình thường, chậm nhất mỗi 8 giờ hoặc mỗi 1 ca, với mô-men thử bằng 1,3 lần mô-men tải. Đây là ví dụ biện pháp của một tổ chức Đức, không phải yêu cầu của tiêu chuẩn quốc tế hay pháp luật Thái Lan. Ngoài ra, đạt thử nghiệm tĩnh không đảm bảo quãng dừng khi dừng khẩn cấp, nên quãng dừng cần được kiểm tra riêng.

Tổng kết

• Việc lựa chọn phanh điện từ không kết thúc ở câu hỏi “mô-men trong catalogue có lớn hơn tải hay không”. Giữ và hãm là hai công việc khác nhau, và số lần hãm khẩn cấp của phanh giữ tích hợp trong servo khác nhau rất lớn: 20.000 lần ở nhiều model Mitsubishi Electric HK-KT, 500 lần ở Kendrion Servo Line và INTORQ BFK458 (dùng để giữ). Dừng thông thường được thực hiện bằng dừng có điều khiển.
• Hệ số an toàn của mỗi hãng được nhân với đại lượng khác nhau và so sánh với đại lượng khác nhau; cùng một trục cho ra dải khoảng 3,2–8,8 N·m, chênh khoảng 2,7 lần. Cách chọn hệ số có thể làm model thay đổi một cỡ, nên hãy yêu cầu ghi trong bản tính toán “dùng công thức của hãng nào, so sánh với đại lượng nào”.
• Thời gian trễ tác động thay đổi gấp nhiều lần theo mạch ngắt (Miki Pulley BXH-06: phía DC 0,020 s / phía AC 0,070 s; thời gian đóng của mayr ROBA-servostop Classic cỡ 100: 70/440 ms). Khi độ trễ tăng từ 0,065 s lên 0,19 s, trong phép tính, quãng dừng khi đang đi xuống tăng từ khoảng 23,5 mm lên khoảng 86,6 mm, tức khoảng 3,7 lần.
• Mô-men trong catalogue chưa chắc là “mô-men đang thực sự có”. Mô-men có thể giảm do chạy rà, nhiệt độ, dầu, mài mòn, gỉ, nên cần chạy rà khi chạy thử và kiểm tra định kỳ.
• Đạt thử nghiệm phanh tĩnh không đảm bảo quãng dừng khi dừng khẩn cấp. Tùy việc người có đi vào bên dưới trục hay không, cấu hình sẽ là phanh giữ có thử nghiệm định kỳ hoặc cấu hình dự phòng kép.
• Trong RFP, hãy yêu cầu ghi phân loại và giả định hãm khẩn cấp, nguồn của hệ số, phương thức ngắt và phần tử bảo vệ, quãng dừng, phương pháp thử nghiệm, dự phòng kép; và trong FAT/SAT, đo thực tế rồi ghi lại mô-men giữ tĩnh và quãng dừng.

TOMAS TECH hỗ trợ thiết kế máy tự động, thiết bị kiểm tra, cũng như cải tạo và nâng cấp thiết bị cho các nhà máy vốn Nhật tại Thái Lan. Bạn có thể trao đổi với chúng tôi ngay cả ở giai đoạn trước khi quyết định sản phẩm hay nhà cung cấp, chẳng hạn như khoanh vùng nguyên nhân khiến trục Z của thiết bị hiện có bị rơi hoặc tụt xuống quá nhiều khi mất điện hay dừng khẩn cấp, hoặc xây dựng các hạng mục RFP và FAT/SAT cho trục có phanh. Vui lòng liên hệ qua biểu mẫu này.

Thông tin tham khảo

• ISO: ISO 13849-1:2023 Safety of machinery — Safety-related parts of control systems — Part 1
• VDE VERLAG: IEC 61800-5-2:2016, bản xem trước (mục lục, lời nói đầu)
• DGUV: FBHM-005 Gravity-loaded axes – Vertical axes (bản dịch tiếng Anh)
• DGUV: FBHM-005 Schwerkraftbelastete Achsen – Vertikalachsen (bản tiếng Đức)
• Ogura Clutch: Catalogue tổng hợp phanh/ly hợp tác động khi mất kích từ (bản 2020, tiếng Nhật)
• Miki Pulley: Tài liệu kỹ thuật phanh tác động khi mất kích từ (tiếng Nhật)
• Miki Pulley: Catalogue ly hợp và phanh điện từ, tài liệu kỹ thuật kiểu tác động khi có kích từ (tiếng Nhật)
• Miki Pulley: Phanh nam châm vĩnh cửu (Permanent brake, tiếng Nhật)
• Miki Pulley: History
• Miki Pulley: Business Locations
• Mitsubishi Electric: Rotary Servo Motor User’s Manual (For MR-J5) (SH(NA)-030314ENG-P)
• Panasonic Industry: MSMF402L1D6 (tiếng Nhật)
• Panasonic Industry: MSMF092A1D2 (tiếng Nhật)
• Panasonic Industry: MHMA152S1D (MINAS A4, tiếng Nhật)
• Panasonic Industry: MSMF402L1D6 (tiếng Anh)
• YASKAWA Europe: Sigma-7 200 V Catalog
• mayr: Tờ giới thiệu ROBA-servostop (P.898000.V06.EN)
• mayr: Installation and Operational Instructions for ROBA-servostop Type 8982.00_01 (B.8982.EN)
• mayr: Remarks and recommendations for the static brake test – Rotation brakes
• mayr: Catalogue ROBA-topstop
• mayr: ROBA brake-checker
• mayr: Smart safety for vertical axes: mayr power transmission at the sps 2025 (ngày 21/10/2025)
• mayr: Contact
• Kendrion: Brochure Servo Line
• Kendrion: Brochure INTORQ BFK458
• SEW-EURODRIVE: Functional description of the static brake test (MOVIPRO)
• SEW-EURODRIVE: Safety subfunctions according to EN 61800-5-2
• JIMTOF2026: Tổng quan sự kiện (tiếng Nhật)
• Trang chính thức METALEX 2026
• Thailand Board of Investment: Investment Promotion Guide 2025