Sicherheitstechnik

Sicherheitstechnik.

Ganz allgemein umfasst der Begriff Sicherheitstechnik sämtliche technische Vorrichtungen, die der Reduzierung für Gefahren für Mensch und Umwelt dienen.
Konkret: In der Regel werden Maschinen oder Anlagen mit elektrischen oder elektronischen Systemen gesteuert. Diese Systeme sind dafür verantwortlich, das Gefahrenpotenzial zu verringern. Aus diesem Grund müssen sie gewissen Anforderungen genügen.

Die Anforderungen zur Umsetzung der Risikominderung und an einzelne Baugruppen werden in nationalen und internationalen Normen beschrieben. Die speziellen Bestimmungen für Antriebsregler sind in der internationalen Produktnorm DIN EN 61800 festgehalten – wobei Teil 5 der Norm explizit elektrische Antriebssysteme mit integrierten Sicherheits­funktionen beschreibt.

Ganz nach dem Motto: Better safe than sorry!

Was beinhaltet die internationale Norm DIN EN 61800-5-2?

Die internationale Norm DIN EN 61800-5-2 legt die Anforderungen an die Sicherheit von elektrischen Leistungsantrieben mit einstellbarer Drehzahl fest. Hersteller von Antriebsreglern können durch die Umsetzung der definierten Anforderungen die Sicherheitsintegrität ihrer Produkte von zugelassenen Prüfstellen zertifizieren lassen.

Welche Sicherheitsfunktionen gibt es und für was werden sie benötigt?

Unter einer Sicherheitsfunktion versteht man die Steuerungsfunktion einer Maschine, die unterschiedliche Risiken, welche von dieser ausgehen, auf ein akzeptables Maß reduziert.

Zur besseren Lesbarkeit kategorisieren wir die Sicherheitsfunktionen in Stillsetzungs-, Begrenzungs-, Positionierungs-, Brems- und Überwachungsfunktionen. Erfahren Sie mehr

Wie sichere ich schwerkraftbelastete Achsen normgerecht?

Welche Maßnahmen zur Absicherung schwerkraftbelasteter Achsen getroffen werden können oder sollten, geben beispielsweise folgende Publikationen vor:

– DGUV Fachbereich-Informationsblatt Nr. 005 09/2012: Schwerkraftbelastete Achsen/Vertikalachsen
– DIN EN ISO 16090-1:2019-12: Werkzeugmaschinen-Sicherheit – Bearbeitungszentren, Fräsmaschinen, Transfermaschinen, Anhang G: Schwerkraftbelastete Achsen.

Welche Bremsvorrichtungen zur Absicherung schwerkraftbelasteter Achsen geeignet sind, geben die Publikationen in Abhängigkeit von der jeweiligen Gefährdungssituation an.

Die DIN-Norm orientiert sich dabei an der DGUV-Publikation, stellt aber teilweise erhöhte Anforderungen an das Lösungskonzept. Beide Publikationen beschreiben Empfehlungen zum zyklischen Bremsentest. Die DIN-Norm setzt diesen grundsätzlich immer voraus.

Sollte sich eine Person vollständig oder partiell unterhalb der Vertikalachse aufhalten können, schlagen DIN und DGUV die Verwendung einer Haltebremse in Kombination mit einem redundanten Bremssystem vor. Erfahren Sie mehr

Für diesen Ansatz bietet STÖBER Antriebstechnik eine Lösung an, die gemeinsam mit der Firma Pilz entwickelt wurde: Der Antriebsregler SD6 mit dem Sicherheitsmodul SE6 bietet innovative, encoderunabhängige Sicherheitsfunktionalität und sicheres Bremsenmanagement für bis zu zwei Bremsen.

Die umfangreichen Sicherheitsfunktionen entsprechen den Anforderungen der DIN EN 61800-5-2 und sind zertifiziert nach SIL 3, PL e (Kat. 4). Der Antriebsregler SD6 erfüllt die Vorgaben der DGUV und der DIN EN ISO 16090-1:2019-12 zum Absichern von schwerkraftbelasteten Achsen, beispielsweise im Zusammenspiel mit zwei weiteren STÖBER Komponenten: Verbunden mit einem STÖBER Motor mit Haltebremse und dem Motoradapter ServoStop mit integrierter Bremse bietet STÖBER eine einfache und sichere Lösung für Maschinenplaner und Konstrukteure.

Welche Rolle spielt das Servicekonzept in der Sicherheitstechnik?

Allgemein gilt: Bei der Anschaffung von Maschinen und Anlagen spielt häufig die direkte oder indirekte Erfahrung mit Maschinen eines Herstellers eine entscheidende Rolle. Hersteller von Maschinen, die im Bereich der Betriebstechnik oder Fertigungsplanung durch besondere Unauffälligkeit oder Wartungsfreundlichkeit bekannt sind, werden oft bevorzugt.

Aufgrund der besonderen Stellung der Maschinensicherheit und der dort eingebundenen Komponenten gelten erhöhte Anforderungen bei Servicearbeiten. Je nach Servicekonzept besteht die Möglichkeit, dass die Betriebstechnik vor Ort Wartungsarbeiten nicht auszuführen vermag. Beispielsweise bei einem sicheren Encoderanbau mit Nachweisführung. Oder sogar überhaupt nicht ausführen darf. Was wiederum erhöhte Stillstandszeiten zur Folge hat.

Provokant ausgedrückt: Mit dem Servicekonzept für die Sicherheitstechnik steht und fällt die Servicefreundlichkeit der gesamten Maschine.

Welche Sicherheitskennzahlen gibt es?

In Abhängigkeit von der jeweils geltenenden Norm, werden die benötigten oder erreichbaren Sicherheitsniveaus in SIL (Safety Integritit Level) oder PL (Performance Level) angegben. Beide basieren auf der statistischen Wahrscheinlichkeit eines gefahrbringenden Ausfalls.

Während im Bereich der Produktnormen für Komponenten wie Antriebsreglern mit der Klassifizierung nach SIL gearbeitet wird, kommt im Allgemeinen Maschinen- und Anlagenbau, der sich der Regel an der DIN EN ISO 13849 orientiert, der PL zum Einsatz.

Die DIN EN 61800-5-2 als Produktnorm für Antriebsregler stuft das Sicherheitsniveau von SIL 1 bis SIL 3 ein, wobei SIL 3 die höchste Sicherheit bietet.


Die DIN EN ISO 13849 definiert das Sicherheitsniveau von PLa bis PLe und beschreibt deren Realisierung auf Basis von Kategorien im Bereich B, 1, 2, 3 und 4. PLe in Kategorie 4 bietet in dieser Einstufung die höchste Sicherheit.

Was ist SSR und was macht es besser als SLS?

Die Sicherheitsfunktion Safely Limited Speed (SLS) überwacht eine Geschwindigkeit, während die Sicherheitsfunktion Safe Speed Range (SSR) das Monitoring eines ganzen Geschwindigkeitsbereichs übernimmt.

SLS stellt sicher, dass eine Bewegung richtungsunabhängig mit der maximal zulässigen Geschwindigkeit ausgeführt wird.

SSR hingegen kann eine zulässige Geschwindigkeit gezielt in nur eine Richtung reduzieren. Ein typischer Anwendungsfall ist das Fahrbereichsende von Linearchsen, bei dem beispielsweise ein erlaubter Verfahrbereich in Metern pro Minute vorgegeben werden kann.
Alternativ überwacht SSR, ob ein Antrieb eine definiertes Geschwindigkeitsfenster einhält. Ein klassischer Anwendungsfall der Lebensmittelfördertechnik.

Welche Vorteile bietet eine Reduktion sicherheitsrelevanter Komponenten?

Allgemein gilt: Mit der Anzahl an (herstellerübergreifenden) Komponenten steigt die Komplexität und damit auch die Fehleranfälligkeit eines Systems bei Planung und Inbetriebnahme sowie bei Betrieb und Wartung.

Ein gutes Beispiel in Sachen Aufwand und Problemstellung ist die klassische Realisierung der Sicherheitsfunktion Sicher begrenzte Geschwindigkeit (SLS) an einem hochdynamischen Servo-Antrieb.

Die Ermittlung der Geschwindigkeit basiert in der Regel auf einem Messgerät, dem Encoder. Dessen Einbau, Anschluss, die zugehörige Signaleführung und die Auswertung der Signale gehören zur Sicherheitsbetrachtung.

Neben offensichtlichen Fehlerquellen, wie der mechanischen Ankopplung an den Aktor, lauern herstellerspezifische Vorgaben für die Verbindungsqualität oder zur Plausibilisierung der Messwerte durch den Anwender. Was selbst Fachleute oft vor hohe Hürden stellt und nicht immer möglich ist.

Daneben existieren möglicherweise herstellerspezifische Einschränkungen bei der Auswahl von Antrieben und Messgeräten, sodass die eigentlich benötigte Kombination eines Kunden gar nicht verfügbar ist.

Spätestens im Servicefall sind die dafür notwendigen, umfangreichen Systemkenntnisse auch bei gut geschulten Servicemitarbeitern oftmals nicht vorhanden oder stellen diese vor große Herausforderungen, was sich negativ auf die Stillstandszeit der Maschinen auswirken kann.

Was ist sicheres Bremsenmanagement?

Sicheres Bremsenmanagement in der Maschinen- und Anlagenautomatisierung ist ein komplexes und wichtiges Thema. Wenn es vernachlässigt wird, können Mensch, Umwelt und Maschine zu Schaden kommen!

Im Kontext schwerkraftbelasteter Achsen (auch Vertikalachsen) wird dies besonders deutlich: Durch mechanischen Verschleiß oder durch Verschmutzung der Bremsen mit Öl kann es zum ungewollten Absinken oder Absturz der Achse kommen.

Wenn ein Versagen der Bremsen nicht ausgeschlossen werden kann und sich Personen im Gefahrenbereich aufhalten können, müssen Maßnahmen zur Risikominderung getroffen werden.

Das sichere Bremsenmanagement umfasst sowohl die sichere Ansteuerung der Bremsen als auch deren zyklische Tests sowie und das Einhalten zugehöriger Testfisten. Erfahren Sie mehr

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