Auf die Schnelle

Das Wesentliche in 20 Sek.

  • Den Stillstand sicher überwachen: entweder sensorlos oder mit Encodern
  • Höchste Sicherheitsstufen realisierbar bis Kat.4/PL e oder SIL3
  • Sensorlose Wächter auch prädestiniert fürs Retrofitting von Maschinen
Sichere Drehzahlüberwachung

Ein Problem aus der Praxis: Um in komplexen Fertigungs­prozessen möglichst ausschussarm zu produzieren, muss man die Drehzahl sicher überwachen können. Dold

Ohne Antriebstechnik kein Maschinen- und Anlagenbau: Elektromotoren treiben Spindeln von Werkzeugmaschinen an, bewegen Güter in der Fördertechnik oder bearbeiten Produkte in automatisierten Fertigungslinien.

In solchen Anwendungen muss man das Bedienpersonal sicher vor sich bewegenden Anlagenteilen schützen. In vielen Fällen verhindern Schutzzäune, Schutztüren oder andere mechanische Barrieren, dass Personen in den Gefahrenbereich gelangen können, so lange noch Gefahr besteht.

Eine absolute und ständige Trennung von Maschinen und Bedienpersonal ist allerdings in den seltensten Fällen möglich. Je nach Situation müssen Personen manchmal auch direkt in den Maschinenraum gelangen können. Dies ist der Fall, wenn bei Bearbeitungszentren ein Werkstückwechsel ansteht, die Maschine eingerichtet wird oder an Maschinen Wartungs- oder Reparaturarbeiten auszuführen sind. Befinden sich Personen innerhalb des Schutzbereichs, muss sichergestellt sein, dass sie nicht durch sich bewegende Maschinenteile gefährdet werden.

In der Norm DIN EN 14119:2013 ist festgelegt, dass Schutztüren so zu verriegeln sind, dass sie sich nicht öffnen lassen, solange noch eine Gefährdung von der Anlage ausgeht. Außerdem muss die Schutzeinrichtung derart gestaltet sein, dass sich zum Beispiel bei einem Not-Halt kein Teil der Maschine mehr bewegt, falls eine Person in den Gefahrenbereich eintritt. Bei Arbeiten zum Einrichten oder Warten ist es jedoch manchmal erforderlich, Antriebsachsen zu bewegen, obwohl sich Personen in deren unmittelbarer Nähe aufhalten. In solchen Fällen muss die sicherheitstechnische Lösung so gestaltet sein, dass die bewegten Maschinenteile eine vorgegebene Geschwindigkeit nicht überschreiten können. Sicherheitstechnische Einrichtungen begrenzen dabei die maximale Drehzahl des Elektromotors.

Der sensorlose Stillstandswächter UG 6946 wird einfach über zwei Drehschalter eingestellt. Die Konfiguration bleibt damit im Blick.

Der sensorlose Stillstandswächter UG 6946 wird einfach über zwei Drehschalter eingestellt. Die Konfiguration bleibt damit im Blick. Dold

Stets im Auge: Drehzahl und Stillstand

Für solche sicherheitstechnischen Funktionen stellt das Überwachen der Drehzahl des Antriebs eine effiziente Lösung dar. Allein das Abschalten des elektrischen Antriebs stellt nicht sicher, dass die bewegten Teile der Maschine auch tatsächlich zum Stillstand gekommen sind. Je nach Art der Maschine und des Antriebs können bewegliche Teile noch relativ lange nachlaufen (austrudeln) und so eine Gefahr darstellen.

Um die Drehzahl eines Antriebs zu überwachen, kommen in vielen Fällen Encoder oder Initiatoren zum Einsatz. Diese direkt mit der drehenden Welle verbundenen Sensoren liefern je nach Ausführung eine bestimmte Anzahl Signale pro Umdrehung an eine angeschlossene Auswerteelektronik weiter, die daraus die Drehzahl bestimmt. Solche sensorbasierten Lösungen können sowohl die Drehzahl als auch den Stillstand überwachen. Beim Nachrüsten vorhandener Maschinen und Anlagen ist dies oft jedoch mit konstruktivem Aufwand und deshalb mit Kosten verbunden.

Komponenten zum Überwachen von Drehzahl und Stillstand gibt es in verschiedenen technischen Versionen, zugeschnitten auf die unterschiedlichsten Aufgaben.

Komponenten zum Überwachen von Drehzahl und Stillstand gibt es in verschiedenen technischen Versionen, zugeschnitten auf die unterschiedlichsten Aufgaben. Dold

Lösungen zum sensorlosen Überwachen

Eine Alternative, die völlig ohne zusätzliche Sensoren auskommt, sind Stillstandswächter. Diese Überwachungskomponenten erkennen, ob an den Wicklungen des Elektromotors eine Spannung anliegt. Dies funktioniert auch, wenn der Motor schon abgeschaltet ist, weil der austrudelnde Antrieb durch Remanenz eine Spannung in den Wicklungen induziert.

Auf diesem Funktionsprinzip basiert der sensorlose Stillstandswächter UG 6946 aus der Safemaster S Serie. Dieser misst die induzierte Spannung an den Klemmen der Wicklungen, wobei zwei redundante Messkanäle verwendet werden. Nur wenn die Induktionsspannung in beiden Kanälen gleichzeitig unter die Ansprechschwelle fällt, erkennt das Gerät den Motorstillstand und aktiviert das Ausgangsrelais. Um eine solche Komponente an die verschiedensten Motoren und Anwendungen anzupassen, lässt sich die Spannungsschwelle einstellen, unterhalb derer das Gerät den Stillstand erkennt. Gleiches gilt für die Stillstandszeit: Erst nachdem die eingestellte Spannung für diesen Zeitraum unterschritten wurde, signalisiert der Stillstandswächter endgültig den Stillstand. Auch Aderbrüche an den Messleitungen werden erkannt.

Der Stillstandswächter UG 6946 erfüllt SIL 3 beziehungsweise PL e/Kat. 4 und kann beispielsweise für die Freigabe einer Sicherheitszuhaltung oder die Aktivierung einer Haltebremse eingesetzt werden. Weil keine zusätzlichen Sensoren erforderlich sind, lassen sich Installation und Verdrahtung sehr einfach und kostengünstig ausführen. Deshalb und aufgrund der schmalen Baubreite von nur 22,5 mm eignet sich der Stillstandswächter fürs Retrofitting von bestehenden Anlagen.

Viele Wege führen zum sicheren Antrieb

Dold bietet ein umfangreiches Portfolio für die sichere Antriebsüberwachung an. Die Serie Safemaster S besteht aus verschiedenen Drehzahl- und Stillstandswächtern, die in sicherheitstechnischen Anwendungen Stillstand und Drehzahl von Maschinen und Anlagen erkennen und entsprechende Schaltsignale ausgeben. Dazu gibt es sowohl sensorlose Geräte wie das UG 6946 sowie die Drehzahl- und Frequenzwächter UH 6937 als auch Geräte, die Encoder oder andere Sensoren verwenden. Mit entsprechender Schalttechnik lassen sich damit folgende Sicherheitsfunktionen realisieren:

  • STO (sicher abgeschaltetes Moment),
  • SOS (sicherer Betriebshalt),
  • SLS (sicher begrenzte Geschwindigkeit),
  • SSM (sichere Geschwindigkeitsüberwachung) sowie
  • SSR (sicherer Geschwindigkeitsbereich)

– sogar für Anwendungen mit höchster Sicherheitsstufe Kat.4/PL e oder SIL3.

SPS 2019: Halle 9, Stand 331