Kosten sparende Sensorik

Funktionale Sicherheit im Sinne der neuen EU-Maschinenrichtlie erfordert ein Umdenken und die intensive Auseinandersetzung mit veränderten Normen und Inhalten. Die EU-Richtlinie enthält nach der Entscheidung des europäischen Maschinenausschusses im Dezember 2009 zwar eine verlängerte Übergangsfrist der alten EN 954-1, doch ganz unabhängig davon ist die neue Maschinenrichtlinie 2006/42/EG seit Ende Dezember in Kraft. Die Absolut- und Inkremental-Drehgeber von Kübler mit SIL3/Pl e-Zertifzierung entsprechen der neuen Maschinenrichtlinie und haben unter den Komponenten sicherer Anlagen eine wichtige Funktion.

Da die Maschinenrichtlinie 2006/42/EG seit Ende Dezember offiziell in Kraft ist, wird ihre Missachtung als grob fahrlässig bewertet, was bei Unfällen rigorose rechtlich Konsequenzen nach sich zieht. Dabei sind die Hersteller von Maschinen- und Anlagen ebenso gefordert wie Lieferanten von Systemkomponenten. Und so wird die Verlängerung letztlich den Gegnern keinen Vorteil verschaffen, sondern sie im schlechtesten Fall dazu verleiten, weiterhin nicht zu Handeln und sich damit auf rechtlich sehr unsichem Terrain zu bewegen.

Um sichere Anlagen nach dem neusten Stand der Technik zu bauen, benötigt man – Maschinenrichtlinie alt oder neu – sichere Systemkomponenten. Sensoren, wie sichere Drehgeber, die ganz am Anfang der Sicherheitskette stehen, übernehmen hierbei eine wichtige Funktion. Gut, wenn sie zertifiziert und einfach in Sicherheitskonzepte zu integrieren sind. Besser, wenn sie Herstellern auch noch einen entscheidenen Kostenvorteil bringen, indem ein SIL/PL-zertifizierter Geber zwei nicht zertifierierte Geber eines redundanten Systems ersetzt. Nach dem Motto: 1+1 = 1,5 sind hier in Antrieben leicht hohe Kosteneinsparungen bei der Sensorik zu erzielen.

Sicherheit mit SIL3-Drehgebern

Die Sendix-Absolut- und Inkremental-Drehgeber sind jetzt mit SIL3/Pl e-Zertifzierung verfügbar. Damit spielen sie unter den Komponenten einer sicheren Anlage ganz vorne mit. Denn bei der Wahl des richtigen Drehgebers für Funktionale Sicherheit entscheidet das Miteinander, wird doch Sicherheit durch das intelligente Zusammenspiel von Drehgebern, Steuerung und Aktuatoren erreicht.

Beim inkrementalen Sendix-SIL überwacht die Steuerung die Gültigkeit der analogen – um 90° zueinander versetzten – Sinus-Cosinus-Signale mit Hilfe der Funktion sin² + cos² = 1. Die sichere Information über die absolute Position wird mit Hilfe des Absolut-Drehgeber Sendix SIL erreicht. Hierbei überwacht die Steuerung die inkrementalen Sinus-Cosinus-Signale mit Hilfe der Funktion sin² + cos² = 1, zählt diese gleichzeitig und das Ergebnis wird mit der – ebenfalls vom Drehgeber bereitgestellten – Absolutposition verglichen.

Doch Sicherheit erreichen die Sendix-Drehgeber nicht nur anhand sicherer Signale, sondern auch durch die sichere mechanische Verbindung. Diese gewährleisten die Sendix-SIL-Drehgeber durch eine Überdimensionierung der Anbauelemente, die einen Fehlerausschluss erreicht.

Über Funktionale Sicherheit hinaus bieten Kübler Sendix-SIL-Geber zusätzlichen Schutz aufgrund ihrer besonderen Robustheit. Sie zeichnen sich durch ihre bewährte zuverlässige Schnittstelle und eine besondere mechanische wie auch elektronische Belastbarkeit aus: Mit extra stabilen Lagern im Safety-Lock-Design und einer besonderen Genauigkeit und Langlebigkeit. Aufgrund ihrer hohen Schutzart IP67 und der magnetischen Unempfindlichkeit dank optischer Abtastung garantieren Sendix-Geber „Sicherheit rundum".

In Ergänzung zur Serie SIL/PL-zertifizierter Drehgeber stellt Kübler auch für viele wichtige Standard-Drehgeber MTTFd-Werte bereit, die zur Ermittlung des Performance Levels benötigt werden. Die MTTFd-Werte geben die errechnete mittlere Zeit bis zu einem gefährlichen Ausfall wieder. So können Anwender nach den Sicherheitsnormen DIN EN 61800-5-2 und DIN EN ISO 13849 eigene Berechnungen zur Konformität durchführen.

Sichere Komponenten gleich sicheres System?

In vielerlei Beziehung knüpft die neue Maschinenrichtlinie an ihre Vorgängerin an. So gilt auch weiterhin, dass sicherheitsrelevante Teile von Steuerungen nur so gut sind, wie der rechnerische Systemnutzen ihrer Sicherheitsfunktion. Es reicht in der Folge nicht aus, eine Anlage mit lauter SIL-zertifizierten Komponenten zu betreiben, in der Annahme, so auf Nummer sicher zu gehen. Entscheidend ist die Bewertung des gesamten Safely Instrumented System, kurz SIS, also der gesamten Kette – bestehend aus Sensor, Steuerung und Aktor. Deren obligate Gefährdungs- und Risikoanalyse ermittelt verbindlich, ob und wie viel funktionale Sicherheit erforderlich ist. Um den Nachweis eines sicheren Systems zu führen, benötigt der Betreiber statt einzelner SIL-Zertifikate seiner sicherheits-relevanten Komponenten daher vielmehr deren Kennzahlen.

Vertrauen durch Baumusterprüfung

Ein wichtiges Merkmal der Kübler-SIL-Geber ist ihr Prüfzertifikat des BGIA, das Vertrauen in die Zuverlässigkeit der technischen Lösung schafft. Der wichtigste Punkt dabei ist, dass die ausstellende Zertifizierungsstelle absolut unabhängig, vertrauenswürdig und sicher arbeitet. Die EG-Baumusterprüfbescheinigung bestätigt die geforderten Produkteigenschaften und bescheinigt, dass die SIL-Geber im Zusammenspiel mit der entsprechenden Steuerung die Anforderungen an die Sicherheit und den Gesundheitsschutz voll erfüllen. Da die Drehgeber als „Logikeinheiten für Sicherheitsfunktionen" nach Anhang IV gesehen werden, macht eine EG-Baumusterprüfbescheinigung nach Anhang IX der Maschinenrichtlinie am meisten Sinn. Nur das hilft dem Hersteller bei der Konformitätsbewertung. Damit bietet es eine hervorragende Auswahlhilfe, denn die berufsgenossenschaftlichen Prüf- und Zertifizierungsstellen stehen dafür ein, dass die Geber tatsächlich in vollem Umfang den Anforderungen entsprechen.

SIL-Geber in der Anwendung

Für die Sicherheitskonformität neuer Maschinen ist zunächst der Hersteller verantwortlich. Er muss bei der Auslieferung garantieren, dass die Sicherheitstechnik seiner Maschine allen relevanten europäischen Richtlinien entspricht. SIL/PL-zertifizierte Drehgeber sorgen zusammen mit der passenden Steuerung für die sichere Antriebsüberwachung, wo immer potenzielle Gefahren für das Bedienpersonal und grundsätzlich für den Menschen bestehen. Gemäß der Maschinenrichtlinie dürfen auch kurze Unachtsamkeiten nicht zu Verletzungen oder Schlimmeren führen. Zur zuverlässigen Überwachung von beweglichen Teilen werden daher Drehgeber – als zentrale Komponenten des sicheren Systems – eingesetzt.

Zertifzierte Drehgeber in Druckmaschinen …

Bei Maschinen in der Druckindustrie gelten beispielsweise Einzüge an Zylinder- und Walzenpaaren oder am Band als typische Gefahrenstellen. Weitere Gefahrenstellen liegen an linear bewegten Maschinenteilen ebenso wie an Zahnrädern, Ketten, Riemenantrieben oder an bewegten Werkzeugen wie Messern oder Stanzwerkzeugen. Müssen Einrichtungen mehr als einmal pro Schicht geöffnet werden, besagt die Maschinenrichtlinie 98/37/EG, dass diese beim Öffnen der Maschinen komplett abschalten müssen. In der neuen Fassung 2006/42/EG wird die Betriebsart Prozessbeobachtung oder auch Betriebsart 4 legalisiert, die über die bisherigen Einschränkungen für Betriebsarten bei geöffneter Schutztür hinausgeht. Damit wird in Anhang I der neuen Richtlinie ein Freiraum geschaffen, der im Gegensatz zu ihrer Vorgängerin den Handlungsspielraum sogar erweitert.

Galten bis Ende 2009 absolute Höchstgrenzen für Drehzahlen und Vorschubgeschwindigkeiten, erlaubt die neue Betriebsart 4 nun, dass die maximalen Grenzwerte von den Notwendigkeiten des Prozesses bestimmt werden. Dies bedeutet, dass sie deshalb durchaus höher liegen können. Die funktional sichereren Drehgeber Sendix SIL leisten in Druckmaschinen einen wesentlichen Beitrag zur zuverlässigen Einhaltung der nun möglichen prozessnotwendigen Geschwindigkeit. Sie realisieren hier die vier Sicherheitsfunktionen SS2 (überwachtes Bremsen bis SOS), SOS (sicherer Betriebshalt in Lageregelung), SLS (sicher begrenzte Geschwindigkeit) und SLI (sicher begrenztes Schrittmaß).

… und in der Bühnentechnik

Auch in der Bühnentechnik spielen sichere Drehgeber in den Antrieben eine wichtige Rolle. Die Bühne ist ein geradezu klassisches Umfeld, in dem sich Menschen während des Betriebs von Anlagen und Maschinen mitten in deren Wirkungsbereich aufhalten. Schwebende Lasten über der Bühne oder bewegliche Teile auf der Bühne stellen ein erhebliches Risikopotenzial dar. Wo bislang zwei Drehgeber, sei es eine Kombination aus zwei absoluten oder aber ein absoluter Geber in Verbindung mit einem inkremental Geber, Sicherheit boten, reicht jetzt bereits ein Geber, der Sendix 5863 SIL mit Welle oder die Hohlwellenvariante Sendix 5883 SIL, um das gleiche Ergebnis zu erzielen. Neben einer einfacheren Installation können hier mithilfe der SIl3/PLe-zertifizierten Drehgeber die Kosten für den zweiten Geber gespart werden. Dank des KDS, des Kübler Design Systems, entwickelt das Unternehmen in enger Zusammenarbeit mit dem Kunden innovative und passende Sicherheitskonzepte. Dabei ist es Ziel der engen Zusammenarbeit, Aufwand und Kosten angesichts neuer Normen und Anforderungen im Rahmen zu halten.

… oder in Hochregallagern

Bei der Anwendung sicherer Drehgeber in Hochregallagern ist die Betriebsart 4 nach der neuen Maschinenrichtliie 2006/42/EG ein Beispiel dafür, dass die Sicherheitsnormen durchaus die Betreiberwünsche berücksich-tigen. Teure Maschinenstillstände können vermieden werden, indem die maximalen Geschwindigkeiten für die Betriebsart 4 individuell sicher überwacht werden können und dürfen. Maschinen werden so praxistaug- licher und produktiver und erleichtern dem Bediener die Handhabung der Maschine.

Dipl.-Ing. Arnold Hettich, Produktmanager Drehgeber, und Claudia Homburg, Kommunikationsmanagerin, bei Fritz Kübler G in in Villingen-Schwenningen ( www.kuebler.com )