Ein Beitrag zur Integration von Maßnahmen der Funktionalen Sicherheit in einen geregelten elektrohydraulischen Antrieb für stationäre Anwendungen

Die Maschinenrichtlinie 2006/42/EG schreibt den Herstellern einer in der EU in Verkehr gebrachten Maschine die Einhaltung grundlegender Schutzziele vor. Bei der Umsetzung suchen die Unternehmen verstärkt nach kosteneffizienten Schutzmaßnahmen. In der elektrischen Antriebstechnik existieren bereits seit Längerem anwendungsfreundliche, sicherheitstechnische Komplettlösungen. Für geregelte elektrohydraulische Antriebe fehlt ein vergleichbarer, wettbewerbsfähiger Ansatz. Ziel der Arbeit ist die Entwicklung eines normkonformen und anwenderfreundlichen Sicherheitskonzepts für geregelte elektrohydraulische Vorschubantriebe auf Basis der EN ISO 13849-1. Ein CNC-Mehrspindel-Drehautomat bildet den Rahmen der Untersuchungen. Anhand der Maschine werden die Sicherheitsanforderungen spezifiziert. Das Beispiel zeigt die vorhandenen Defizite auf und konkretisiert den Weiterentwicklungsbedarf. Mithilfe einer entwickelten Vorgehensweise werden für das Stetig-Wegeventil sämtliche Fehlerfälle und deren Auswirkung systematisch identifiziert. Aus der Kenntnis werden Konsequenzen für den Aufbau der Komponente beim Einsatz in sicherheitsbezogenen Anwendungen abgeleitet. Der Beitrag umfasst zudem die simulationsgestützte Untersuchung unterschiedlicher Ansätze der sensorlosen Positionsbestimmung an zwei typischen Ventilaktoren. Anhand der Ergebnisse werden geeignete Verfahren ausgewählt und am Prüfstand umgesetzt. Die generierten Informationen dienen der Fehlererkennung am Ventil. Die erarbeiteten Maßnahmen erlauben die Integration unterschiedlicher Sicherheitsfunktionen direkt in den geregelten elektrohydraulischen Antrieb. Die Implementierung unter anwendungsnahen Einsatzbedingungen demonstriert die Robustheit und die Leistungsfähigkeit des resultierenden Sicherheitskonzepts.