Drehgeber bremsen den Prozess und steigern damit die Effizienz

Es klingt paradox, doch es gibt Situationen im Produktions-Ablauf, wo man bremst, um Zeit zu gewinnen. Das Abschalten von Maschinen kostet Zeit und Geld. Viel effizienter ist es daher, die Anlage in einen Zustand begrenzter Geschwindigkeit zu bringen. Um dies zuverlässig zu ermöglichen, werden funktional sichere Drehgeber mit Antriebsumrichtern kombiniert.

Bei Druckmaschinen müssen in regelmäßigen Abständen die Druckwalzen gereinigt werden. Effizienter geschieht dies, wenn die Anlage nicht abgeschaltet werden muss, sondern bei sicher begrenzter Geschwindigkeit weiter laufen kann. Die Anlagen-Betreiber können so Stillstands-Zeiten meiden und den Nutzungsgrad verbessern. Dazu werden funktional sichere Drehgeber von Pepperl + Fuchs mit dem Sicherheitsmodul der Antriebsumrichter von Lenze kombiniert. Das schnelle Anfahren nach einem sicheren Stopp 2, bei dem die Spannung im zu bedruckenden Material erhalten bleibt, verbessert die Taktzeit. Da bei einem sicheren Antrieb auch bei sicher abgeschaltetem Moment (STO-Aktivierung) die Zwischenkreisstufe des Antriebsumrichters geladen bleibt, wird eine schnelle Energiebereitstellung bei Bedarf ermöglicht.

Anlagenbetreiber optimieren mit immer höheren Geschwindigkeiten die Produktionskosten. Beispiele wie Verpackungsmaschinen oder Druckmaschinen verdeutlichen, dass mit steigender Geschwindigkeit auch das Gefahrenpotential zunimmt. Schnelles Stillsetzen und kurze Reaktionszeiten sind eine wichtige Voraussetzung, um dies zu gewährleisten. Gemäß der Maschinenrichtlinie und der einschlägigen Sicherheitsvorschriften des Personenschutzes dürfen auch kurze Unachtsamkeiten nicht zu Scher-, Quetsch- und Stoßverletzungen führen. Da es die leistungsstarken Antriebe sind, von denen potentiell die Kraftwirkung ausgeht, gilt diesen Systemen besondere Bedeutung.

Es sind aber nicht nur die klassischen Sicherheitsgedanken, die bei moderner Umsetzung zu Produktivitätssteigerung und dadurch Kostenoptimierung führen, auch die Architektur führt durch Reduzierung externer Sicherheitskomponenten zu Einsparungspotentialen. Umsetzen lässt sich das mit dem „Drive-based Safety“- Konzept, bei dem sicherheitsrelevante Funktionen in die Antriebssteuerung integriert werden.

Zur Überwachung von rotierenden oder schwenkbaren Teilen setzt man in Antriebs-Systemen vorzugsweise Drehgeber ein. Mit funktional sicheren Drehgebern von Pepperl+Fuchs stehen Sensoren zur Verfügung, die von Anfang an auf die sicherheitsrelevanten Aspekte abgestimmt wurden. Entsprechend erreichen diese Sensoren eine vom TÜV zertifizierte Zulassung für höchste Sicherheits-Kategorien wie SIL3 nach IEC 61508 oder PL e nach EN ISO 13849-1.

Das Zusammenspiel mit dem eigentlichen Sicherheitsheitsmodul des Antriebs-Umrichters ist entscheidend: Der Drehgeber von Pepperl+Fuchs und das Sicherheitsmodul der Antriebsumrichter von Lenze sind ein solches eingespieltes Team, das höchste Sicherheits-Kategorien in der Antriebstechnik ermöglicht. Der Umfang betrifft hierbei sowohl die unter der neuen Maschinenrichtlinie 2006/42/EG gelisteten einschlägigen EU-Normen, als auch die in der Antriebstechnik angewendete Funktionen nach IEC 61800-5-2.

Um schnell und richtig reagieren zu können, ist der sichere Drehgeber von Pepperl+Fuchs direkt auf der Antriebsachse des Lenze Asynchronmotors angebracht. Direkt verbunden mit dem Motor von dem die Kraftwirkung ausgeht, kann über eine Sinus-/Cosinus-Schnittstelle, ohne zusätzliche Leitungen, die detektierte Information in Echtzeit an das Sicherheitsmodul geleitet werden. Die sichere Leitungsbrucherkennung dient dabei der Übermittlung eines Fehlerzustandes, der den Ansprüchen in der Sicherheitskette gerecht wird.

Neben den Sicherheitsaspekten ist der Drehgeber an die mechanischen, elektrischen und umwelttechnischen Anforderungen in der Antriebstechnik angepasst. Mit einer Erweiterung des Temperaturbereiches bis 115 °C und 20 g Vibrationsfestigkeit trägt man den harten Anforderungen des vielseitigen industriellen Einsatzes Rechnung und erreicht hohe Robustheit.

Neben der Erfüllung der Anforderungen, die durch die neue Maschinenrichtlinie 2006/42/ EG vorgegeben werden, sind es technologische Innovationen, wie die „Drive-based Safety“, die durch integrierte funktionale Sicherheit im Antrieb Anlagenkosten sowie Produktivität optimiert. Hohe Sicherheitskategorien können nur mit einer geschlossenen Sicherheitskette eigens entwickelter Teilkomponenten erreicht werden.

In diesem Umfeld gewinnen sichere Drehgeber mit funktionaler Sicherheit neue Bedeutung. Hohe Sicherheitskategorien bei einfacher Integration in die Antriebssysteme und die vollständige Erfüllung aller Anforderungen an die Sicherheitsfunktionen moderner Antriebssteuerungen werden hierbei mit moderner Sensorik möglich.