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Bild: Sick
Sichere Drehgeber

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Gewappnet für den Logistikdschungel

Text: Harry Jacob, A&D
Wenn in der Werkshalle immer mehr autonome Transportfahrzeuge unterwegs sind, dann müssen die Mitarbeiter sicher sein können, dass sie nicht unter die Räder kommen. Ihre Sicherheit baut auf einer Reihe von Maßnahmen auf. Am Anfang steht ein Dreh­geber, der in eine Sicherheitsfunktion integriert ist.

Eine moderne Fertigung lebt von Flexibilität. Für die Intralogistik eine Herausforderung – die Wege der Werkstücke durch die Produktion sind nicht fest vorgegeben, sondern ändern sich. Wo früher das fest installierte Förderband Standard war, kommen heute mehr und mehr autonome Fahrzeuge zum Einsatz, um einen automatisierten Transport zu ermöglichen. Und statt nur auf festgelegten Bahnen ihre Runden zu ziehen, bekommen diese Helferlein zunehmend mehr Freiheitsgrade auf ihrem Weg durch die Werkshallen und Lagerflächen. Im Zweifelsfall können moderne AGV (Automated Guided Vehicles) selbst bestimmen, welche Strecke sie nehmen. Das Risiko, dabei auf die Spezies Mensch zu treffen, wächst. Und damit auch der Ansporn der Konstrukteure, diese Begegnungen so sicher wie möglich zu gestalten.

Neben der Feldüberwachung und der Steuerung müssen auch alle anderen Komponenten eines fahrerlosen Transportfahrzeugs den Safety-Anforderungen genügen, damit das ­Gesamtsystem das erforderliche Sicherheitsintegritätslevel, beispielsweise SIL2, für den Einsatz in der freien Wildbahn der Produktionsstätte bekommt. Der Drehgeber DFS60S Pro von Sick bietet nun die Chance, auf eine sicherheitszertifizierte Komponente zurückzugreifen, die sowohl die Konstruktion als auch die Zertifizierung und die zugehörige Dokumentation ein ganzes Stück einfacher macht.

Letztendlich geht es beim Thema Sicherheit auch um Haftungsfragen. Andreas Bäurer, als Produktmanager bei Sick verantwortlich für Encoder, weiß um die Verantwortung der Ingenieure und Maschinenbauer. Ihnen will das Unternehmen mit dem Sicherheitsprodukt eine Komponente an die Hand geben, die es ihnen ermöglicht, das Thema schnell abzuhaken ohne es zu vernachlässigen. Bäurer führt aus: „Der Encoder DFS60S Pro hat definierte Sicherheitskennzahlen, es ist festgelegt, was die Komponente kann und dass sie sicher ist. Die Komponente ist geprüft und entsprechend abgenommen.“ Bei einem Aufbau mit Standard-Sensorik dagegen müsste der Kunde selbst für entsprechende Nachweise sorgen. Dazu gehört auch, in der Dokumentation darzulegen, welche Fehlermöglichkeiten beachtet wurden und wie diese ausgeschlossen oder beherrscht werden können. Das ist zum Teil gar nicht möglich, denn dazu müsste der Konstrukteur Kenntnisse über interne Fehleraufdeckungsmechanismen von Sensoren besitzen, um tatsächlich alle möglichen Probleme und deren Behandlung dokumentieren zu können. Dies lässt sich in der Praxis jedoch meist nicht umsetzen.

Funktionsvielfalt

Der DFS60S Pro ist ein inkrementeller Drehgeber, der Geschwindigkeit und Drehrichtung erkennt. Mögliches Anwendungsgebiet ist in erster Linie der Bereich Flexible Logistik, also autonome Fahrsysteme in der Fertigung. Transportfahrzeuge mit Mehrfeldüberwachung reduzieren zunächst die Geschwindigkeit, wenn im erweiterten Überwachungsbereich ein Hindernis erkannt wird. Erst bei einer weiteren Annäherung erfolgt der komplette Halt. Der Vorteil der sicheren Geschwindigkeitsüberwachung besteht in diesem Fall darin, dass der Betrieb ungehindert fortgesetzt werden kann, wenn das Hindernis die überwachte Zone verlässt. Die zweite Funktion ist in diesem Fall die sichere Erkennung der Drehrichtung. Damit ist es möglich, die selbstständige Navigation sicher zu realisieren.

Als weitere Anwendungen nennt Sick den Einsatz mit einem zentralen Antriebsblock, bei dem eine zweikanlige Struktur von Drehgebern, die sich gegenseitig absichern, schwierig zu realisieren ist. Bäurer verweist dabei auch auf das Thema Retro-Fit: „Wenn jemand heute eine Maschine mit einem neuen Antrieb nachrüstet und dabei aktuelle Sicherheitsstandards beachten muss, dann kann es passieren, dass er beispielsweise nicht mehr so tief in die Steuerung eingreifen kann, oder es ist mit vertretbarem Aufwand kein zusätzliches Plausibilitätssignal über die vorhandenen Struktur zu generieren. Mit dem DFS60S Pro bieten wir für diesen Fall eine geeignete Alternative.“

Aber auch geänderte Anforderungen an die Sicherheit von Maschinen deckt der Drehgeber ab. Ist der Zugang mit Lichtvorhängen gesichert, dann gibt es nur die Zustände ein oder aus. Mit Einführung der neuen Maschinenrichtlinie 2009 wurde es möglich, die Antriebe in der Maschine auf eine sichere Drehzahl zu reduzieren, statt sie komplett anzuhalten. Doch dann muss auch sichergestellt sein, dass die definierte Geschwindigkeit nicht überschritten wird.

Eine weitere Einsatzmöglichkeit ergibt sich im Bereich Anlagenschutz, wenn die Zulieferung auf Transportstrecken gestoppt werden muss, weil beispielsweise ein Handling-Roboter ausfällt und das nachrückende Material nicht mehr weggeschafft wird. Hier sorgt der Sick-Drehgeber für eine sichere Überwachung des Transportstopps.

Sicherer Aufbau

Ausgestattet ist der DFS60S Pro mit einem Weitspannungsbereich von 4,5 bis 30 V, wobei der Betrieb im 24V-Netz die Regel sein dürfte. Die Codescheibe hat eine Auflösung von 1024 Einheiten, die 1:1 nach außen gegeben wird. Es findet also keine Umrechnung oder Interpolation statt, die Fehlermöglichkeiten eröffnen würden. Ausgegeben werden sowohl Sinus- als auch Kosinus-Werte, so dass hier eine gegenseitige Plausibilitätskontrolle möglich ist. Auch die elektronischen Bauteile sind entsprechend der Sicherheitsrichtlinien ausgelegt. Der Encoder entspricht der Schutzklasse IP65.

Für unterschiedliche Anwendungen gibt es Ausführungen mit Aufsteck- und Durchsteck-Hohlwelle mit Passfedernut, Vollwelle mit Klemm-, Servo-Flansch mit abgeflachtem Schaft oder integrierter Passfeder. Um die Sicherheit der mechanischen Schnittstelle zu gewähren, ist diese gegenüber dem Anspruch überdimensioniert, so dass ein Materialbruch im Betrieb mit der zulässigen Last ausgeschlossen werden kann. Zertifiziert ist der DFS60S Pro nach SIL2 (IEC 61508), SILCL2 (EN 62061) und PL d (EN ISO 13849, Kategorie 3). Darüber hinaus unterstützt er die Antriebssicherheit nach IEC 61800-5-2, insbesondere mit der Sick-eigenen Steuerung Drive-Monitor FX-MOC0. Auch beim elektrischen Anschluss bietet der Hersteller zahlreiche Varianten: radialer und axialer Abgang, mit M12, M23. Hinzu kommt die Universalvariante, die mit Kabel statt mit Stecker ausgestattet ist – dies erlaubt eine besonders flexible Kabelverlegung in beengten Einbausituationen.

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