Whitepaper
Safety

1. Executive Summary

Sicherheitsfunktionen sind heute ein integraler Bestandteil moderner Antriebssysteme. Herkömmliche Sicherheits­architekturen mit externer Steuerung gelten häufig als unflexibel und aufwendig in der Integration. Mit dem Sicherheits­modul SX6 lassen sich relevante Safety-Funktionen direkt in die Antriebsregler SC6 und SI6 der 6. Generation integrieren – ohne separate Überwachungs­komponenten wie etwa Drehzahlwächter. Das reduziert den Verdrahtungs­aufwand, ermöglicht kürzere Reaktionszeiten und geringere Schutzabstände – bei gleichzeitig hoher Anlagenverfügbarkeit.

Dieses Whitepaper erklärt, wie das SX6 Sicherheitsfunktionen mit Safety-Zertifizierungen (SIL 3, PL e, Kategorie 4) realisiert.

2. Einleitung Sicherheit als integraler Bestandteil moderner Antriebstechnik

Neue Standards wie DIN EN ISO 13849-1 und EN 61800-5-2 stellen hohe Anforderungen an die funktionale Sicherheit moderner Maschinen und Anlagen. Gleichzeitig steigt der Bedarf an Flexibilität und Verfügbarkeit – Sicherheits­funktionen müssen sich heute reibungslos in hoch­dynamische Produktions­prozesse integrieren lassen.

Die zentrale Herausforderung besteht darin, Effizienz, Anpassungs­fähigkeit und Sicherheit in Einklang zu bringen – ohne Kompromisse bei der Produktivität. Gefragt sind daher durchgängige Sicherheitslösungen, die sich einfach integrieren lassen, sowie minimale Stillstandszeiten und maximale Betriebssicherheit gewährleisten – selbst bei komplexen Multiachs-Anwendungen.

Hier setzt STÖBER Antriebstechnik mit dem SX6 an: einem Sicherheits­modul, das direkt in die Antriebsregler SC6 (Stand-Alone) und SI6 (Anreihtechnik mit zentralem Versorgungs­modul) integriert wird. Die Safety-Funktionalität wird damit zum festen Bestandteil der Antriebs­architektur, zusätzliche externe Überwachungs­mechanismen sind überflüssig.

3. Vorstellung des Sicherheitsmoduls SX6: Entwickelt für die Antriebsregler der 6. Generation

Das SX6 erweitert die Regler der 6. Generation – SC6, SI6 und ab Ende 2025 auch den SB6 – um zahlreiche zertifizierte Sicherheitsfunktionen bis SIL 3, PL e (Kategorie 4). STÖBER hat dieses Modul gemeinsam mit der Pilz GmbH & Co. KG entwickelt. Der Fokus lag dabei stets auf hoher Praxistauglichkeit. Um die Produktivität und Verfügbarkeit von Maschinen zu steigern, hat STÖBER die Überwachungs­mechanismen der Sicherheits­funktionen über die normativen Grund­anforderungen hinaus ergänzt. Durch positions­basierte Grenzwert­überwachung sowie das prädiktive Ausblenden von Störsignalen können Grenzwerte mit minimalem Störabstand präzise angefahren werden. Das SX6 mit durchgängig zweikanaliger Struktur testet die sicherheits­gerichteten Komponenten bei jedem Geräte­anlauf, nach jeder Ausführung von Safe Torque Off (STO) und während des Betriebs. Damit erübrigen sich dokumentations­pflichtige, zyklische Überprüfungen der Sicherheits­funktionen durch den Endkunden.

STÖBER hat zudem die Abschaltpfade der Stoppfunktion STO und Safe Stop 1 (SS1) optimiert: Mit nur fünf beziehungs­weise sechs Millisekunden arbeiten sie nochmal deutlich schneller. Diese geringen Worst-Case-Reaktionszeiten, die minimierten Sicherheits­abstände und vor allem die schnelle Wieder­verfügbarkeit reduzieren die Stillstandszeiten erheblich und somit auch die Ausfallzeiten einer Anlage.

Angesteuert wird das SX6 über EtherCAT, mithilfe des sicheren Protokolls FailSafe over EtherCAT, FSoE. Da die bestehende EtherCAT-Infrastruktur genutzt wird, reduziert sich der Verkabelungs­aufwand erheblich. Die sichere Kommunikation basiert auf einem Black-Channel-Prinzip und wird gemeinsam mit der funktionalen EtherCAT-Kommunikation über dieselbe Verbindung übertragen. Dazu kommt: Die Antriebsregler der Baureihen SC6 und SI6 absolvierten erfolgreich den EtherCAT- sowie den FsoE-Conformance-Test. Geprüft wurde insbesondere die Kommuni­kations­schnittstelle, um eine zuverlässige und hersteller­unabhängige Funktionalität der sicherheits­gerichteten Datenübertragung zu gewährleisten.

Safety-Funktionen (nach EN 61800-5-2)

Das SX6 ermöglicht die klassischen Stoppfunktionen STO, SS1 und Safe Stop 2 (SS2). Bei Mehrachs-Reglern lässt sich die Sicherheits­funktion STO für jede Achse individuell aktivierten. Daneben wachen Safely Limited Speed (SLS) und Safe Speed Range (SSR) darüber, dass der Antrieb die projektierten Geschwindigkeitsgrenzwerte nicht überschreitet. Safe Direction (SDI) kontrolliert die projektierte Bewegungsrichtung, Safely Limited Increment (SLI) begrenzt zuverlässig das Schrittmaß einer Achsbewegung. Die Funktion Safe Operating Stop (SOS) verantwortet den sicheren Halt bei weiterhin aktivem Drehmoment.

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  STO – Safe Torque Off
  Sicher abgeschaltetes Moment: Dem Motor wird keine Energie zugeführt, die eine Drehung (oder bei einem Linear­motor eine Bewegung) verursachen kann. Das elektrische Leistungs­antriebssystem PDS(SR) liefert keine Energie an den Motor, die ein Dreh­moment (oder bei einem Linearmotor eine Kraft) erzeugen kann.
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  SS1 – Safe Stop 1
  Sicherer Stopp mit kontrolliertem Bremsen: Die Sicherheits­funktion SS1 ermöglicht ein gesteuertes Still­setzen des Motors. Anschließend wird die Sicher­heits­funktion STO ausgeführt und der Motor drehmoment-/kraftfrei geschaltet.
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  SS2 – Safe Stop 2
  Sicherer Stopp mit Drehmoment­aufrecht­erhaltung. Die Sicherheits­funktion SS2 ermöglicht ein gesteuertes Still­setzen des Motors. Anschließend wird der Motor auf sicheren Still­stand überwacht (SOS) – etwa zur Halte­funktion bei vertikalen Achsen.
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  SOS – Safe Operating Stop
  Sicherer Betriebshalt: Die Sicherheits­funktion SOS verhindert, dass der Motor um mehr als einen fest­gelegten Betrag von der Halte­position abweicht. Das elektrische Leistungs­antriebssystem PDS(SR) liefert dem Motor die Energie, die ermöglicht, dass er dem Angreifen äußerer Kräfte standhält.
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  SLS – Safely Limited Speed
  Sicher begrenzte Geschwindigkeit: Die Sicherheits­funktion SLS verhindert, dass der Motor die festgelegte Begrenzung der Geschwin­digkeit überschreitet.
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  SSR – Safe Speed Range
  Sicherer Geschwindigkeits­bereich: Die Sicherheits­funktion SSR hält die Motorgeschwindigkeit innerhalb fest­gelegter Grenzwerte.
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  SDI – Safe Direction
  Sichere Bewegungsrichtung: Die Sicherheits­funktion SDI verhindert, dass sich die Motorwelle in die unbeab­sichtigte Richtung bewegt.
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  SLI – Safely Limited Increment
  Sicher begrenztes Schritt­maß: Die Sicherheits­funktion SLI verhindert, dass die Motorwelle die festgelegte Be­grenzung eines Lage­schrittmaßes überschreitet.

STÖBER ergänzt die Safety-Funktionalität mit prädiktiven Mechanismen:

• Positionsbasierte Grenzwertüberwachung
• Ausblendung von Störsignalen für präzise Zustands­wechsel
• Selbsttests bei jedem Gerätestart, nach STO sowie im laufenden Betrieb
• Monitoring-Funktionen
• Rückfallebene SS1! Kontrolliertes Still­setzten ist cleverer als abschalten – und schneller
• Sicheres Bremsenmanagement

Dies reduziert nicht nur den Wartungs­aufwand, sondern auch dokumentations­pflichtige Tests durch den Endkunden.

4. Vorteile des SX6 im industriellen Einsatz:

Herstellerneutrale Schnittstellen, einfaches Service-Konzept

Für den Betrieb des Sicherheitsmoduls sind keine speziellen Motoren, Encoder, Kabel, Stillstands- oder Drehzahl­wächter erforderlich. Die Konstrukteurin und der Konstrukteur können bestehende Antriebs­konfigurationen weiter­verwenden oder auf die in der Anwendung eingesetzten Kompo­nenten wechseln. In der Regel reduziert dies die System­kosten. Im Service-Fall kann mit einer SD-Karte als Datenspeicher eine bestehende Sicherheits­projektierung völlig un­kompliziert und schnell auf andere Regler übertragen werden. Dafür sind weder spezielle Kenntnisse noch Software-Tools erforderlich.

5. Neue Maschinenverordnung: Mehr Verantwortung für funktionale Sicherheit

Ab dem 20. Januar 2027 wird die neue Europäische Maschinen­verordnung (EU) 2023/1230 die bisherige Maschinen­richtlinie 2006/42/EG ersetzen – und bringt tiefgreifende Ver­änderungen mit sich. Neben einer unmittel­baren Gültigkeit in allen Mitglieds­staaten erweitert sie den Anwendungs­bereich erheblich: Auch digitale Komponenten wie sicherheits­relevante Software, KI-gestützte Steuerungen und vernetzte Systeme unterliegen künftig verbindlichen Anforderungen. Maschinen­hersteller stehen damit in der Verant­wortung, Risiken nicht nur mechanisch, sondern zunehmend auch funktional und digital zu beherrschen.

Für die Antriebs­technik bedeutet das: Sicherheit muss tief in die Systeme integriert und über den gesamten Lebens­zyklus hinweg gewährleistet sein. Moderne Module wie das SX6 liefern hier einen entscheidenden Beitrag. Sie ermöglichen es, Bewegungen präzise zu überwachen, Maschinen gezielt in sichere Zustände zu über­führen und gleichzeitig flexibel auf wechselnde Anforderungen zu reagieren – etwa in modularen Produktions­anlagen oder bei manuellen Eingriffen im laufenden Betrieb.

6. Typische Einsatzszenarien

Die SX6-Funktionalität eignet sich für Anwendungen mit hoher Dynamik und kurzen Taktzeiten in unter­schiedlichen Branchen:

• Robotertechnik und Handhabungs­systeme:
  Präzise Achs­sicherung auch bei hohen Bewegungs­dynamiken.
• Verpackungsmaschinen:
  Sicherer Formatwechsel ohne Reset bei hohen Taktzahlen.
• Werkzeugmaschinen:
  Hohe Prozesssicherheit dank kurzen Reaktions­zeiten und geringen Sicherheits­abständen.
• Kunststoffverarbeitung:
  Effiziente Absicherung von Mehrachs-Maschinen durch schnelle Reaktionsfähigkeit.

Mögliche Sonderanwendung – Fördertechnik: Kontrollierter Stillstand und sicherer Wiederanlauf – auch im Personenverkehr

7. Sicherheitsfunktionen – Umsetzung in der Praxis

STÖBER Kunden, deren Maschinen bisher bereits mit konventioneller Sicherheits­technik ausgestattet sind, erproben derzeit intensiv das SX6 mit erweiterter Sicher­heits­technik – und zwar branchen­über­greifend eine zuverlässige Überwachung von Bewegungen und einer gezielten Antriebs­abschaltung. Dabei steht nicht nur die Ein­haltung geltender Normen im Fokus, sondern auch die frühzeitige Aus­richtung auf die kommende EU-Maschinen­verordnung.

Geschwindigkeitskontrolle bei der Personenbeförderung mit AGV

Automated Guided Vehicle (AGV) kommen zunehmend auch in Anwen­dungen zum Einsatz, bei denen Personen befördert werden – etwa in Freizeit­parks. In solchen Szenarien gelten besonders hohe Anforder­ungen an die funktionale Sicher­heit. Um Gefährdungen durch unkontrollierte Bewegungen oder Kollisionen wirksam zu vermeiden, spielt die Über­wachung der Ge­schwindigkeit eine besondere Rolle.

Die Sicherheitsfunktion SLS garantiert, dass definierte Höchst­geschwindig­keiten nicht überschritten werden. Bei Bedarf wird automatisch eine Reaktion wie Ab­bremsen mit anschließendem sicherem Still­stand ausgelöst. Ergänzend überwacht die Funktion SSR-M (Safe Speed Range – Monitoring) wie sich das AGV innerhalb eines vordefinierten Geschwin­digkeits­bereichs bewegt. Wird dieser verlassen, erfolgt eine Warnung – noch bevor ein Risiko entsteht.

Sichere und kontrollierte Inbetriebnahme

Bei der Inbetriebnahme großer Maschinen, etwa in der Steinbearbeitung, ist präzises und sicheres Vorgehen unerlässlich. Ein Hersteller von Brücken­sägen für großformatige Stein­platten setzt hierfür mehrere Antriebs­stränge ein, um Bewegungs­abläufe wie Fahren, Drehen, Heben oder Senken umzusetzen. Die komplexe Inbetrieb­nahme dieser Maschinen wird für End­kunden erleichtert – dank der in das SX6 integrierten Sicher­heits­funktion SLS. Sie ermöglicht eine gezielte Reduzierung der Geschwindig­keit während der Einrichtung und Konfiguration, insbesondere bei geöffneter Schutztür. Das erhöht die Sicherheit für das Bedien­personal und erlaubt zugleich eine komfortable, kontrollierte Inbetriebnahme.

Bedienerschutz bei maximaler Produktivität

In der hochautomatisierten Stanz- und Umformtechnik sind schnelle, reibungslose Abläufe essenziell. Gleich­zeitig darf der Schutz des Bedien­personals nicht vernachlässigt werden – vor allem dann, wenn Maschinen offen gestaltet sind, um das Handling zu erleichtern.

Ein Hersteller von Coil-Abwicklern setzt deshalb gezielt auf mehrere Sicherheits­funktionen innerhalb des STÖBER Antriebssystems:

• STO für die sofortige Drehmomentabschaltung
• SS1 für das kontrollierte Abbremsen
• SLS zur Begrenzung der Abwickelgeschwindigkeit
• SDI zur Sicherstellung einer festgelegten Bewegungsrichtung

So lässt sich ein hohes Maß an Bediener­sicherheit mit maximaler Produktivität auch bei hohen Prozess­geschwindigkeiten zuverlässig kombinieren.

Sicherheit in der Kunststoffverarbeitung – Firma Eugen Riexinger GmbH & Co. KG

In der automatisierten Verarbeitung von Kunst­stoffen spielen schnelle, präzise und sichere Bewegungen eine zentrale Rolle. Ein langjähriger Kunde aus dem Sonder­maschinenbau setzt bei seinen Schweiß-, Fräs- und Sägesystemen deshalb auf modernste Antriebs­technik mit integrierter Safety von STÖBER.

Im aktuellen Projekt – einer komplexen Auto­matisierungs­lösung mit über 40 Achsen und vielfältigen Funktionen – kommen neben Antriebs- und Steuerungs­technik auch die Sicherheits­funktionen des neuen SX6-Moduls zum Einsatz. Neben den sonst üblichen Sicherheits­funktionen STO und SS1, lässt die SLS-Funktion sichere langsame Bewegungen zu. Somit können bei den sonst schnellen und sehr dynamischen Achsen langsame Bewegungen realisiert werden, ohne den Bediener zu gefährden – zum Beispiel beim Beladen oder bei Wartungs­arbeiten.

Ergänzend wird SLS immer stärker eingesetzt, um bei Eingriffen des Bedieners den Prozess unter­brechungsfrei fortzuführen, etwa bei kraft­geführten Schweiß­prozessen oder unter Last stehenden Achsen.

Realisierung einer erweiterten Sicherheitslogik

Auch bei komplexen Bearbeitungs­maschinen für Holz­platten spielen Sicherheits­funktionen eine zentrale Rolle. In diesen großformatigen Anlagen müssen sich Bediener während Wartungs- oder Inbetrieb­nahme­arbeiten teilweise im Gefahren­bereich der Maschine aufhalten. Daher reichen klassische Sicherheits­funktionen wie STO oder SS1 allein oft nicht aus, sondern müssen durch zusätzliche Sicherheits­mechanismen ergänzt werden.

So erkennt eine integrierte Logik etwa Fehlstellungen oder Blockaden von Werkzeugen. Wird ein sicherheits­kritischer Bereich verletzt, reagiert das ange­bundene System unmittelbar und schaltet ab – zum Schutz von Mensch und Maschine. Die modulare Architektur des Sicherheits­moduls SX6 ermöglicht eine flexible Integration aller sicherheits­relevanten Funktionen in bestehende Steuerungs­konzepte.

8. Fazit & Ausblick

STÖBER unterstützt Maschinenbauer bei Aus­legung und Inbetrieb­nahme – inklusive praxis­gerechter Tools für die Safety-Para­metrierung und zuge­höriger unter­stützender Dokumentation. Mit dem SX6 integriert STÖBER Safety-Funktionen direkt in die Antriebstechnik. Das reduziert Komponenten, vereinfacht die Maschinen­architektur und verkürzt Reaktionszeiten. Das Ergebnis: mehr Flexibilität, weniger Verdrahtung, kürzere Stillstands­zeiten.

Die Vorteile im Überblick:

• FsoE Certified Product
• Erweiterte Sicherheitsfunktionen bis SIL 3, PL e (Kategorie 4)
• Kompatibel mit den Antriebsreglern SC6 und SI6
• Ohne zusätzlichen Safety-Encoder
• Freie Wahl von Motoren und Kabeln
• Entfall von Stillstands- oder Drehzahlwächtern
• Unkomplizierte Projektierung und Inbetrieb­nahme
• Einfaches, schnelles Service-Konzept.
• Optimale Vorbereitung auf zukunftsweisende Konzepte wie digitale Zwillinge, Edge Safety, Industrie 4.0
• Sicherheit ohne zusätzliche Komponenten: Keine speziellen Motoren, Encoder, Drehzahl­wächter oder Stillstands­überwachung notwendig
• Minimaler Verkabelungsaufwand:   FailSafe over EtherCAT sorgt für reibungslose Kommunikation
• Extrem schnelle Reaktionszeiten: STO < 5 ms, SS1 < 6 ms – für minimale Sicherheitsabstände
• Rasche Wiederverfügbarkeit: Schneller Reset ohne langwierige Systemtests
• Hohe Anlageneffizienz: Reduzierte Stillstandszeiten durch intelligente Sicherheits­architektur
• Einfache Projektübertragung: Sicherheits­projektierung via SD-Karte übertragbar auf andere Regler. Das unter­stützt auch einen raschen Service

Die Kombination aus sicher­heits­gerichteter Funktionalität und leistungs­fähiger Antriebstechnik macht das SX6 zu einem technisch relevanten Element für die Umsetzung sicherer und intelligenter Maschinen­architekturen.

9. Anhang

Merkmal	Wert
Sicherheitslevel	SIL 3, PL e (Kategorie 4)
Safety-Funktionen	STO, SS1, SS2, SLS, SSR, SDI, SLI, SOS
Kompatible Regler	SC6 (Stand-Alone), SI6 (Multiachs), SB6 demnächst siehe oben
Kommunikation	FailSafe over EtherCAT (FSoE)
Reaktionszeiten	STO: 5 ms, SS1: 6 ms
Projektübertragung	SD-Karte (Safety-Projektmigration)
Testzyklen	Automatisiert bei jedem Start/Stopp/Betrieb
Zertifizierungen & Normen • DIN EN ISO 13849-1 • EN 61800-5-2 • IEC 61508

Kontakt

STÖBER Antriebstechnik GmbH + Co. KG

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