Safety Anforderungen für Antriebe und deren Beeinflussung durch die neue europäische Maschinenrichtlinie 2006/42/EU

Autor / Redakteur: Thomas Steffens / Reinhard Kluger

Wenn Sicherheitsfunktionen gleich im Antrieb integriert sind, wirkt sich das unmittelbar auf die Kosten einer Anlage oder Maschine aus. Die Sicherheitsfunktion Safe Torque Off (STO) ist häufig schon Standard. Weitere Funktionen sind Safe Operating Stop und Safe Stop.

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Zum Realisieren von Sicherheitsfunktionen ist die gesamte Sicherheitskette zu betrachten.
Zum Realisieren von Sicherheitsfunktionen ist die gesamte Sicherheitskette zu betrachten.
( Archiv: Vogel Business Media )

In den letzten Jahren hat es bedeutende Entwicklungen für Antriebsanwendungen innerhalb der Industrie gegeben. Diese Entwicklungen fordern mehr als je zuvor von Antrieben die Übernahme von sicherheitsrelevanten Funktionen. Dabei müssen Antriebe vor allem im Hinblick auf die Erfüllung der Norm EN 61800-5-2 bestimmte Anforderungen erfüllen. Und und so wirkt sich die neue Europäische Maschinenrichtlinie 2006/42/EG auf Antriebe mit integrierten Sicherheitsfunktionen aus: Gemäß den harmonisierten Sicherheitsstandards der neuen europäischen Maschinenrichtlinie 2006/42/EG muss für die Realisierung von Sicherheitsfunktionen in Maschinenanwendungen immer die gesamte Sicherheitskette betrachtet werden. Eine typische Sicherheitskette besteht aus Sensor, Logik und Aktorik.

Eine Sicherheitskette kann somit aus einem Lichtgitter als Sensor, einer sicheren SPS als Logik und einem Antrieb mit integrierter Sicherheit als Aktorik, als Teil der Sicherheitsfunktion welches die gefährliche Bewegung eines Roboter verhindert, bestehen. (Dabei zu beachten: Die ”Sicherheitskette” umfasst alle für die Sicherheitsfunktion verantwortlichen Teile). Anstatt diese Sicherheitsfunktionalität durch Verwendung elektromechanischer Komponenten zur Unterbrechung der Energieversorgung zum Motor zu realisieren bieten immer mehr Antriebe diese Funktionalität als zertifizierte integrierte elektronische Lösung an. Diese elektronisch realisierte Abschaltung bietet selbstredend verschiedene Vorteile, wie kurze Reaktionszeiten, weniger Verschleiß durch Wegfall mechanischer Komponenten sowie kleinere Abmaße der Realisierung. Dies alles wirkt sich unmittelbar auf die Verfügbarkeit und die Kosten einer Anlage aus.

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Der Standard definiert die Anforderungen

Der harmonisierte anzuwendende Produktstandard für Antriebe mit integrierter Sicherheit ist die EN 61800-5-2. Dieser Standard definiert die Anforderungen der Funktionalen Sicherheit für Antriebe und nennt die in der Industrie üblichen verwendeten Sicherheitsfunktionen. Die wichtigste und am häufigsten angewendete Sicherheitsfunktion ist „Safe Torque Off“ (STO). Bei dieser Sicherheitsfunktion wird der angeschlossene Motor momentenfrei geschaltet. Dies wird erreicht durch die sichere Abschaltung der PWM Signale, z. B. durch die sichere Unterbrechung der Energie zur Ansteuerung der IGBT, um den Motor momentenfrei zu schalten. Zu beachten: Hier wird der Motor momentenfrei geschaltet, so dass dieser aufgrund der Massenträgheit weiterlaufen und austrudeln kann. Im Falle, dass äußere Kräfte anliegen kann es sogar zu einer Beschleunigung kommen. Dies muss bei der Gefährdungsanalyse berücksichtigt werden und gegebenenfalls sind zusätzliche Maßnahmen erforderlich wie z.B. Bremsen.

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