Wer integrierte Sicherheitsfunktionen im Umrichter nutzt, muss beim Konstruieren der Maschine umdenken: Die Geräte bieten Alternativen zu übergeordneten Lösungen. Im BIA-Report ist zusammengefasst, was Ingenieure zu beachten haben.
Von unserem Redaktionsmitglied Dr. Birgit Oppermann birgit.oppermann@konradin.de
Maschinen könnten sicherer sein, als es heute der Fall ist. Zwei Aspekte stehen dem entgegen: „Die Sicherheit kommt bei denen, die nicht auf die Suche nach Fehlerquellen trainiert sind, erst an zweiter Stelle“, hat Ralf Apfeld vom Berufsgenossenschaftlichen Institut für Arbeitsschutz (BIA) in St. Augustin bei Beratungen beobachtet. „Gerade in kleineren Maschinenbauunternehmen denken Konstrukteure vor allem an die Leistungsdaten einer Maschine und konzentrieren sich auf Verfügbarkeit und einfache Handhabung.“ Dabei müssten sie genau wissen, was schief gehen könnte und wie man das am besten verhindert. Integrierte Sicherheitsfunktionen im Umrichter erleichtern diese Aufgabe – aber über deren Möglichkeiten, und das ist der zweite Aspekt, seien die Konstrukteure oft nicht gut genug informiert.
Die Fachleute vom Berufsgenossenschaftlichen Institut wollen Abhilfe schaffen und stellen im BIA-Report „Sichere Antriebssteuerungen mit Frequenzumrichtern“ ihr Wissen zur Verfügung. Weil sich bei der Beratung in Unternehmen gezeigt hat, dass es mitunter selbst bei den Grundlagen hapert, gehen die Experten auch auf diese ein, bevor sie die Verbesserungen durch neue Umrichtergenerationen beschreiben – bis hin zu Schaltungsbeispielen.
Wer die Sicherheitsfunktionen der Umrichter nutzen möchte, muss zum Umdenken bereit sein. „Bisher suchten die Ingenieure nach konstruktiven Lösungen mit zusätzlichen Geräten wie beispielsweise Bausteinen für die Geschwindigkeitsüberwachung“, sagt Apfeld. Jetzt stellt sich ihnen die ungewohnte Frage, ob nicht im Handbuch für den Umrichter die bessere Strategie enthalten sei, um einen Unfall auszuschließen. Einen Vorgeschmack gaben die Umrichter, die bereits seit Ende der 90er Jahre auf dem Markt sind: In solche Geräte ist die Funktion „sicherer Halt“ standardmäßig integriert. In der jüngsten Vergangenheit hätten aber eine Handvoll Antriebsaqnbieter wie Siemens, Bosch Rexroth, Heidenhain oder Berger Lahr die Entwicklung noch weiter vorangetrieben. Indem sie die Umrichter mit Funktionen für die Bewegungssteuerung ausrüsten, können diese zum Beispiel auch die Geschwindigkeit sicher reduzieren – was vorher nur über eine übergeordnete Steuerung möglich war.
In größeren Unternehmen gibt es laut Apfeld Mitarbeiter, die sich vorwiegend mit dem Zusammenspiel von Steuerung, Umrichter und Drehgeber im Dienste der Sicherheit befassen. Sie kennen sich mit Details der integrierten Software aus. Wo aber die Mitarbeiter weniger spezialisiert sind oder dieser Part an einen externen Dienstleister vergeben ist, fehle oft das übergreifende Wissen, um die Chancen der integrierten Funktionen auch zu nutzen.
Sicher reduzierte Geschwindigkeit beispielsweise ist erreicht, wenn der Antrieb einen Maximalwert nicht überschreitet. „Das ist für Maschinenbauer interessant, weil es die Konstruktion weiter erleichtert, aber auch für die Betreiber der Maschinen“, lobt der BIA-Fachmann. Vor allem auf einen Punkt macht er aufmerksam. „Sicherheitsfunktionen lassen sich sehr gut beim Einrichten nutzen, beispielsweise bei Werkzeugmaschinen und Robotern.“ Obwohl sich der Bediener im Gefahrenbereich aufhält, sei in diesen Fällen ein Stillsetzen der Antriebe prozessbedingt nicht möglich. Wenn die Maschine keine entsprechende Betriebsart vorsah, waren Werker daher oft gezwungen, alle konstruktiven oder steuerungstechnischen Sperren zu umgehen. Mit den neuen Umrichtern müssten sie dieses Risiko nicht mehr eingehen. Darüber hinaus bringen integrierte Sicherheitsfunktionen eine kürzere Reaktionszeit bei Ausfällen. Diese Eigenschaft ist vor allem bei Achsen mit hohen Beschleunigungen gefragt, wie sie zunehmend in Maschinen vorgesehen sind.
An der geringen Zahl der bisherigen Anbieter von Umrichtern, die mit integrierten Funktionen für die Bewegungssteuerung ausgestattet sind, lässt sich laut Apfeld aber ablesen, dass die sicher reduzierte Geschwindigkeit, das gesteuerte Stillsetzen oder sichere Lagebegrenzungen aufwendig umzusetzen sind. Auch die Antriebshersteller müssten sich schließlich das Feld der Sicherheitstechnik erst erarbeiten. Dass die angebotenen Umrichter halten, was die Hersteller versprechen, sei aber gar keine Frage – zumindest, solange das jeweilige Gerät von einer unabhängigen Prüfstelle wie dem BIA oder dem Tüv zertifiziert und entsprechend der Norm DIN EN 954-1 eingestuft wurde, die auch für sicherheitsrelevante Steuerungen maßgebend ist
„Alle Kategorien dieser Norm sind sowohl mit herkömmlichen Umrichtern zu erreichen als auch mit Geräten, die integrierte Sicherheitsfunktionen haben“, sagt Apfeld. Für die Maschinenbauer komme lediglich eine Formalität hinzu, wenn sie Geräte der neuen Generation verwenden. Sie müssen im Abnahmetest anhand einer Checkliste prüfen, ob alle sicherheitsrelevanten Parameter am Umrichter den Anforderungen entsprechen. Insgesamt hält Apfeld es für wünschenswert, wenn sowohl die Zahl der Umrichter mit integrierten Sicherheitsfunktionen wachsen würde als auch die Zahl der Anwendungen.
Nur wer den Überblick hat, kann integrierte Funktionen optimal nutzen
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