Sicherheit im Doppelpack

Sicherheitstechnik

Bremsenüberwachung – Zu den wichtigsten Sicherheitsfunktionen vieler technischer Einrichtungen zählt die sichere Überwachung von vertikalen Achsen. Der Sicherheitstechnikspezialist Pilz bietet dafür ein umfangreiches Produktportfolio.

26. August 2013

Eine sicherheitskritische Funktion in vielen automatisierten Prozessen ist die Bewegung schwerer Teile in vertikaler Richtung, beispielsweise in Beladeportalen, Werkzeugmaschinen und Hubeinrichtungen, oder auch in der Bühnentechnik. Speziell bei Störungen besteht bei diesen Anwendungen eine große Gefahr, weil die im Antriebsmotor integrierten Haltebremsen in der Regel keinen ausreichenden Schutz gegen das unkontrollierte Absinken hängender Lasten bieten. Hauptgrund hierfür ist meist das Versagen der Bremseinrichtungen durch Verschleiß oder Verölung. Vertikale Achsen erfordern daher spezielle, eventuell auch redundante Sicherheitseinrichtungen, die an die Betriebsart und die Gefährdungssituation des Bedieners angepasst sind.

Der Sicherheitstechnikspezialist Pilz aus Ostfildern bei Stuttgart bietet deshalb ein komplettes Produktportfolio für die sichere Überwachung von Bremsen an vertikalen Achsen. Das Angebot reicht von einem reinen Bremsentest über die Ansteuerung von zwei leistungsstarken Halte- und Sicherheitsbremsen bis hin zur redundanten Absturzsicherung nach Kat. 3 gemäß der Norm EN ISO 138491.

Sicherheit im Antrieb

Ein Sicherheitsniveau bis PLe gewährleistet zum Beispiel die Safe-Motion-Lösung PMCprotego DS, eine Kombination aus einem Servoverstärker und einer Sicherheitskarte mit elf sicherheitsgerichteten Bewegungs-, Stopp- und Bremsenfunktionen. Eine dieser Funktionen ist der zyklische »Sichere Bremsentest« (SBT) nach Kat.2 gemäß EN ISO 13849-1, der bei schwerkraftbelasteten Achsen beim Zutritt in den zugangsgesicherten Bereich vor der Deaktivierung der Zuhaltung gefordert wird.

Diese Aufgabe übernimmt die Sicherheitskarte der PMCprotegoDS, indem sie eine zusätzliche Belastung der Bremse mit dem 1,3-fachen Moment initiiert. Je nach Risikobeurteilung erfolgt der SBT einmal in jedem Produktionszyklus oder nur alle acht Stunden. Zu den für Einsätze im Bereich vertikaler Achsen relevanten Sicherheitsfunktionen der steckbaren Karte zählen außerdem die »Sichere Bremsenansteuerung« (SBC) und die »Sicher begrenzte Position« (SLP), mit der Endlagen überwacht werden, und die weit über die im Regler integrierte Funktion »Sicher abgeschaltetes Moment« (STO, Unterbrechung der Energieversorgung) hinausgehen.

Dazu kommen integrierte Sicherheitsfunktionen, die primär das Einrichten und den Eingriff in den Prozess betreffen, wie »Sicher begrenzte Geschwindigkeit« (SLS), »Sichere Bewegungsrichtung« (SDI), »Sicher begrenztes Schrittmaß« (SLI), »Sicherer Betriebshalt« (SOS), »Sicherer Geschwindigkeitsbereich« (SSR) sowie allgemeine Maßnahmen wie »Sicherer Stopp 1 und 2« (SS1 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 Achsbruchüberwachung über einen externen Geber gewährleistet zusätzlich, dass kein Fehlerausschluss der Mechanik notwendig ist, um ein Anlaufen der Vertikalachse bei geöffneter Schutztür zuverlässig zu verhindern.

Bei einem nur geringen Gefährdungsrisiko und kurzer Aufenthaltsdauer unter der Vertikalachse ist der sichere Bremsentest ausreichend. Befindet sich der Bediener jedoch mit dem Körper ganz unterhalb der Achse oder hält er sich dort längere Zeit auf, ist eine redundante Einrichtung zur Absturzsicherung nach Kat 3, EN ISO 13849-1 erforderlich.

Da jedoch an der Achse beziehungsweise im Motor in der Regel nur eine einzelne Bremse vorhanden ist, muss eine zweite Bremse integriert und zeitgleich angesteuert werden. Als effiziente Lösung zur sicheren Bremsenansteuerung (SBC) bei schwerkraftbelasteten Achsen bietet Pilz hierfür das neue Stand-Alone-Sicherheitsrelais PNOZ s50 mit integrierter Not-Halt-Funktion, das gleichzeitig zwei Halte- oder Sicherheitsbremsen, auch unterschiedlicher Hersteller, ansteuern und überwachen kann.

Mehr Effizienz plus Sicherheit

Das Relais ist für die Ansteuerung von Halte- oder Sicherheitsbremsen in vertikalen Achsen bis PL e nach EN ISO 13849-1 bzw. SIL CL 3 nach EN/IEC 62061 konzipiert. Die kontaktlose und damit verschleißfreie Relaistechnik verkürzt die Reaktionszeit im Zusammenspiel mit der Bremse und erhöht somit den Schutz des Bedienpersonals erheblich. Durch die schnelle Umschaltung zwischen der Übererregungsspannung und der niedrigeren Haltespannung mit Hilfe der Pulsweitenmodulation verkürzt das Sicherheitsrelais zudem die Taktzeiten und verbessert so die Energieeffizienz der Anlage deutlich.

Neben der hohen Sicherheit durch ein schnelles Abschalten der Leistungskreise bietet das Sicherheitsrelais PNOZ s50 außerdem die alternative Möglichkeit einer langsamen Ansteuerung für ein geräuscharmes Schalten der Bremsen. Dies ist insbesondere in Bereichen wie der Bühnentechnik von Bedeutung, wo die Nebengeräusche möglichst gering sein sollten. Zur Aktivierung der verschiedenen Funktionen stehen vier sichere und zwei Standardeingänge zur Verfügung.

In Kombination mit dem Relais überwacht PMCprotego DS die im Antrieb integrierte Sicherheitsfunktion und steuert gleichzeitig eine externe Bremse an. Die Lösung bietet damit eine intelligente und effiziente Kombination für alle Anwendungen mit höchsten Sicherheitsanforderungen an Vertikalachsen. Die hohen Ausgangsströme von 4,5 Ampere ermöglichen die Ansteuerung von leistungsstarken Halte- und Sicherheitsbremsen für schwere Lasten.

Bei Bedarf können sogar Spitzenströme bis zu 6,5 Ampere abgedeckt werden. Die Kombination aus Sicherheitsrelais PNOZ s50 und der Safe-Motion-Lösung PMCprotego DS bietet damit eine sichere, ganzheitliche Lösung zur Absicherung und Überwachung von vertikalen Achsen.

Erschienen in Ausgabe: 06/2013