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O+P Fluidtechnik 3/2017

O+P Fluidtechnik 3/2017

INDUSTRIEPNEUMATIK

INDUSTRIEPNEUMATIK SICHERHEITSFUNKTIONEN IN PNEUMATISCHER ANTRIEBSTECHNIK Auch pneumatische Antriebe von Maschinen dürfen nicht durch unerwartete Bewegungen zu Gefährdungen von Personen führen. Sind dazu steuerungstechnische Maßnahmen erforderlich, bieten sich für die pneumatische Antriebtechnik Sicherheitsfunktionen an. Dieser Artikel geht auf die Realisierung solcher Sicherheitsfunktionen ein. Autoren: Dipl.-Ing. Jürgen Uppenkamp und Dipl.-Ing. Thomas Bömer, beide IFA, Institut für Arbeitsschutz der Deutschen Gesetzlichen Unfallversicherung, Sankt Augustin PRODUKTE UND ANWENDUNGEN FLUIDTECHNIK IN DER SICHERHEITSTECHNIK Weiterführende Informationen zum Thema Fluidtechnik in der Sicherheitstechnik finden sich im Internetauftritt des IFA „Praxishilfen zu Hydraulik/Pneumatik“ unter bit.ly/IFA_HP. Dort wird u.a. anhand von zwei Beispielen verdeutlicht, wie sich mittels STO, SSC und SCA pneumatische Antriebe in einen sicheren Zustand versetzen lassen.

INDUSTRIEPNEUMATIK Die DIN EN ISO 12100 [1] versteht unter einer Sicherheitsfunktion eine Funktion, deren Ausfall zu einer unmittelbaren Erhöhung des Risikos führt, wodurch sich eine höhere Wahrscheinlichkeit der Gefährdung des Maschinenbedieners ergeben kann. Sicherheitsfunktionen elektrischer Antriebssteuerungen, die in der DIN EN 61800-5-2 [2] definiert sind, haben sich am Markt erfolgreich etabliert und können als Stand der Technik angesehen werden. Häufig werden dem Maschinenhersteller diese Sicherheitsfunktionen wie beispielsweise STO (sicher abgeschaltetes Moment) oder SS1 (sicherer Stopp 1) bereits von einem Antriebshersteller mit einem Performance Level PL und einer Kategorie nach DIN EN ISO 13849-1 [3] angeboten. Eine „Übersetzung“ auf pneumatische Antriebe war bisher nicht erfolgt, so dass Hersteller und Anwender nicht den Vorteil einer „gemeinsamen Sprache“ nutzen konnten. Die in der DIN EN 61800- 5-2 definierten Sicherheitsfunktionen können als Teil-Sicherheitsfunktionen verstanden werden, welche der Maschinenhersteller oder Konstrukteur in die maschinenspezifischen Sicherheitsfunktionen integrieren kann. TYPISCHE SICHERHEITSFUNKTIONEN AN EINER MASCHINE Typische Sicherheitsfunktionen sind zum Beispiel der Schutz vor unerwartetem Anlauf eines Antriebs aus der Ruhelage bei geöffneter Schutztür (nachfolgend SF1 benannt) oder das Anhalten einer gefahrbringenden Bewegung bei Eingriff in ein Lichtgitter (nachfolgend SF2 benannt). In der Pneumatik ist es in der Regel aufwendiger, die aus der elektrischen Antriebtechnik bekannten Sicherheitsfunktionen, einfach umzusetzen. Mit Herstellern von Pneumatik-Bauteilen und unter Mitwirkung des IFA (Institut für Arbeitsschutz der Deutschen Gesetzlichen Unfallversicherung) wurde im Arbeitskreis AK FuSi im Fachverband 01 POINTIERT SICHERHEITSFUNKTIONEN SOLLEN GEFÄHR- DUNG DES BEDIENERS VERMEIDEN ETABLIERTE FUNKTIONEN AUS DER ELEKTRIK BISLANG NICHT IN PNEUMATIK ÜBERSETZT EINHEITSBLATT VDMA 24584 TRANSFERIERT IDEEN AUS DER ELEKTRIK IN DIE PNEUMATIK ANWENDUNG DES EINHEITSBLATTS KANN SOGAR POSITIV FÜR ARBEITSSCHUTZ SEIN Fluidtechnik im VDMA, ein Einheitsblatt erarbeitet, das die Ideen aus der Elektrik in die Pneumatik transferiert. Unter dem Titel VDMA 24584 „Sicherheitsfunktionen geregelter und nicht geregelter (fluid-) mechanischer Systeme“ ist dieses Einheitsblatt [4] seit 2016 verfügbar. Darin sind unter anderem Sicherheitsfunktionen, die auch aus der DIN EN 61800-5-2 bekannt sind, für die Pneumatik beschrieben. EIGENSCHAFTEN VON SICHERHEITSFUNKTIONEN Die beschriebenen Sicherheitsfunktionen lassen sich in aktive und passive Teil-Sicherheitsfunktionen einteilen. Beispielsweise wirken aktive Sicherheitsfunktionen auf den Antrieb in Form von Kraft, Geschwindigkeit, Lage oder Beschleunigung durch das Zu- oder Abschalten (Bereitstellen) von Druck oder Durchfluss (Energie). Ein Ventil kann die Energie für einen Antrieb zuschalten, entlüften oder einsperren. Eine passive Sicherheitsfunktion dient der Überwachung von Größen wie Druck, Durchfluss oder Position des Antriebs auf Einhaltung von Grenzwerten. Die DIN EN 61800-5-2 unterscheidet hier Stoppfunktionen und Überwachungsfunktionen. Typischerweise setzt sich eine Sicherheitsfunktion, wie in den Normen der funktionalen Sicherheit definiert, aus den Bestandteilen Sensorik (Erfassen auslösender Ereignisse), Logik (Auswertung der Eingangssignale mit Verknüpfung und Erzeugung von Ausgangssignalen, sowie ggf. Funktionen zur Fehlererkennung) und Aktorik (Leistungssteuerelemente zum Schalten des gefahrbringenden Antriebs) zusammen. Die Logik kann rein pneumatisch oder als elektrische Ablaufsteuerung realisiert sein. Als Aktor dienen elektrisch oder pneumatisch gesteuerte Ventile. LEISTUNGSELEMENTE Die pneumatischen Leistungselemente, wie Motoren oder Zylinder zählen in der Regel nicht zum sicherheitsbezogenen Teil einer Steuerung (SRP/CS) zur Ausführung von Sicherheitsfunktionen. Eine Sicherheitsfunktion endet nach [3], Anmerkung 1 zur Definition 3.1.1 an den Ausgängen der Leistungssteuerelemente. Umfasst die Anwendung jedoch Achsen, die mit externen Kräften beaufschlagt sind, so müssen diese Leistungselemente sicherheitstechnisch betrachtet und ggf. ertüchtigt werden (siehe DGUV-Information Nr. 50: „Fluidtechnische Leistungselemente – Hydraulische u. pneumatische Motoren und Zylinder“ des Fachbereichs Holz und Metall). 01 Beispiel einer einkanaligen elektro-pneumatischen Steuerung für den STO REALISIERUNG VON SICHERHEITSFUNKTIONEN Pneumatische Steuerungen zur Realisierung von Sicherheitsfunktionen sind im Gegensatz zu integrierten elektrischen Antriebssteuerungen meist diskret aus einzelnen Ventilen aufgebaut. Abhängig von den Kategorie-Anforderungen nach DIN EN ISO 13849-1 sind fehlererkennen- O+P Fluidtechnik 3/2017 25

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