Bremsen an vertikalen Achsen überwachen

Ein Schutzhelm soll vor herabfallenden Gegenständen schützen. Das funktioniert aber nur, wenn sein maximales Dämpfungsvermögen nicht überschritten wird. Aber genau das ist bei großen Lasten, die man z.B. über Vertikalachsen bewegt, häufig der Fall. Vertikalachsen setzt man in Belade- und Entladeportalen, Werkzeugmaschinen, Hubeinrichtungen und in der Bühnentechnik ein. Gerade durch störungsbedingte Bewegungen der Maschinen besteht bei diesen Anwendungen eine große Gefahr. Denn meist bieten die im Antriebsmotor integrierten Haltebremsen keinen ausreichenden Schutz gegen das unkontrollierte Absinken hängender Lasten. Hauptgrund hierfür ist meist das Versagen der Bremseinrichtungen. Bei Vertikalachsen sind daher spezielle, eventuell auch redundante Sicherheitseinrichtungen notwendig, die der Betriebsart und der Gefährdungssituation des Bedieners angepasst sind. „Für eine sichere Bewegungsüberwachung im Bereich schwerkraftbelasteter Achsen bietet Pilz je nach Anforderung zwei verschiedene Varianten an: Die Safe-Motion-Lösung PMC Protego DS ist eine Kombination aus Servoverstärker und Sicherheitskarte, die durch verschiedene sichere Bewegungs-, Stopp- und Bremsenfunktionen eine hohe Sicherheit des Anwenders gewährleistet“, erklärt Andres Hahn, Produktmanager bei Pilz. Hinzu kommt das neu entwickelte Stand-alone Sicherheitsrelais PNOZ s50. Es sorgt für die sichere Ansteuerung und Überwachung von zwei Halte- oder Sicherheitsbremsen. Beide sind bis PL e nach EN ISO 13849-1 bzw. SIL CL 3 nach EN/IEC 62061 konzipiert. Das Gefahrenpotenzial schwerkraftbelasteter Achsen hängt nicht nur davon ab, ob sich der Bediener außerhalb oder innerhalb des zugangsgesicherten Bereichs befindet. Denn innerhalb des gesicherten Bereichs muss zusätzlich zwischen „vollständigen“ und „teilweisem“ Aufenthalt sowie kurzer und langer Verweildauer unter der Last differenziert werden. Welche Sicherheitslösung letztendlich notwendig ist, muss der Hersteller im Rahmen einer Risikobeurteilung für jede Anwendung im Vorfeld festlegen. Voraussetzung hierzu ist die Bestimmung des erforderlichen Performance Levels (PL), zu der jeder Maschinenhersteller laut Maschinenrichtlinie verpflichtet ist. Er macht eine Aussage über die Schwere möglicher Verletzungen, die Häufigkeit und Dauer des Aufenthalts im gefährdeten Bereich sowie die notwendigen Maßnahmen zur Risikominimierung. Als Werkzeug bietet der Automatisierungsexperte aus Ostfildern hierfür den Safety Calulator Pascal an. Er berechnet und verifiziert die Sicherheitskenngrößen wie PL und Safety Integrity Level (SIL) von Sicherheitsfunktionen in Maschinen und Anlagen. Das Ergebnis lässt sich mit den Sicherheitskenngrößen der Sicherheitsfunktionen vergleichen und grafisch darstellen. Der Einfluss der einzelnen Komponenten auf die jeweiligen Sicherheitsfunktionen ist dabei einfach erfassbar. Um bei schwerkraftbelasteten Achsen in einen zugangsgesicherten Bereich zu gelangen, muss vor der Deaktivierung der Zuhaltung ein zyklischer Bremsentest nach Kat. 2, EN ISO 13849-1 erfolgen. Diese Aufgabe übernimmt die Sicherheitskarte der Safe-Motion-Lösung. Dieser „Sichere Bremsentest“ (SBT) erfolgt je nach Risikobeurteilung einmal in jedem Produktionszyklus oder nur alle acht Stunden. SBT ist eine von insgesamt elf Sicherheitsfunktionen der steckbaren Karte. Dazu gehören auch die „Sichere Bremsenansteuerung“ (SBC) und die „Sicher begrenzte Position“ (SLP), mit der sich Endlagen überwachen lassen. Beide zählen zusammen mit dem „Sicheren Bremsentest“ (SBT) zu den relevanten Sicherheitsfunktionen im Bereich vertikaler Achsen. Sie gehen weit über die im Regler integrierte Funktion „Sicher abgeschaltetes Moment“ (STO, Unterbrechung der Energieversorgung) hinaus und erhöhen damit sowohl die Sicherheit als auch die Verfügbarkeit der Anlage deutlich. Weitere integrierte Sicherheitsfunktionen, die sich auf den Eingriff in den Prozess beziehen, betreffen „Sicherer Betriebshalt“ (SOS), „Sicherer Geschwindigkeitsbereich“ (SSR) sowie Maßnahmen wie „Sicherer Stopp 1 und 2“. Alle Funktionen erfüllen die Anforderungen der Maschinenrichtlinie nach IEC 61800-5-2 und sind ausgelegt bis PL e nach EN ISO 13849-1 bzw. SIL CL 3 nach EN/IEC 62061. Die Safe-Motion-Lösung sorgt dank der Achsbruchüberwachung über einen externen Geber zusätzlich dafür, dass kein Fehlerausschluss der Mechanik notwendig ist.