Safety Pneumatische Komponenten punkten mit hohen Zuverlässigkeitswerten

Redakteur: Ute Drescher

Im Zentrum der Maschinenrichtlinie steht für die Fachwelt meist die elektrische Steuerungstechnik. Was dabei zu oft zu kurz kommt: Pneumatik steuert ebenso sicher wie Elektrik.

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Die Entlüftungsventile SV07 und SV09 von Aventics erreichen getestet einen B10-Wert von 10 Millionen. Dies entspricht einem B10d-Wert von 20 Millionen Zyklen.
Die Entlüftungsventile SV07 und SV09 von Aventics erreichen getestet einen B10-Wert von 10 Millionen. Dies entspricht einem B10d-Wert von 20 Millionen Zyklen.
(Bild: Aventics)

Sicheres Stillsetzen, sicheres Entlüften und sichere Druck- bzw. Kraftherabsetzung – das sind im Wesentlichen die drei wichtigen Sicherheitsfunktionen, die die Pneumatik ausführen muss. Sichere pneumatische Schaltungen basieren auf Komponenten, die den anerkannten Regeln der guten Ingenieurspraxis und bewährten Sicherheitsprinzipien analog der ISO 13849 Teil 2 entsprechen.

Anders als frühere deterministische Regelungen verfolgt die Maschinenrichtlinie einen probabilistischen Systemansatz. Jetzt müssen Konstrukteure in einer Risikobeurteilung je nach Eintrittswahrscheinlichkeit und Häufigkeit der Risiken sowie der Schwere von möglichen Verletzungen einen erforderlichen „Performance Level“ (PL) definieren. Durch die Umsetzung technischer Schutzmaßnahmen muss dieser PL erreicht werden – genau dazu tragen sichere pneumatische Schaltungen bei.

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Wie sichere pneumatische Schaltungen in der Praxis aussehen, zeigt Aventics in einer umfangreichen Broschüre mit sicheren Schaltungsbeispielen. Die Schaltungen wurden vom IFA, dem Institut für Arbeitsschutz der Deutschen gesetzlichen Unfallversicherung, positiv bewertet. Darüber hinaus bietet Aventics eine persönliche Anwendungsberatung durch Sicherheitsspezialisten sowie ausführliche Informationen zu Pneumatik und Maschinensicherheit im Internet. Zusammen unterstützen diese Maßnahmen die Maschinenhersteller bei der normgerechten Umsetzung der Richtlinien.

Sicherheitsprinzipien in der Pneumatik

Die Ventilelektronik AES für die neue AV-Ventilgeneration entspricht mit ihrer galvanischen Trennung von UL und UA den in der ISO 13489 Teil 2 angesprochenen bewährten Sicherheitsprinzipien. Sie hat zwei unabhängige Signalpfade für sicherheitsbezogene und für andere Aufgaben. Sie ist manipulationssicher, weil es keine Schalter zur Konfiguration gibt. Besonders interessant: Maschinenhersteller können eine beliebige Anzahl von Ventilen zu Sicherheitszonen zusammenfassen. Die AV-Ventilgeneration verbindet Sicherheit mit einer hohen Flexibilität. Die flexible Grundplatte und die Modularität ermöglichten es, schnell und einfach Zusatzfunktionen für den Prozess und die Sicherheit zu realisieren.

Sicheres Entlüften schützt Personen

Der Entlüftungsbaustein der AV-Serie entlüftet die Zylinderkammern ohne weitere Energiezufuhr. Damit kann gezielt ein Zylinder zur Korrektur von Werkstücken bewegt werden, da die zuvor unter Druck stehenden Zylinderkammern nun entlüftet sind. Ein bereits umgesetzter Anwendungsfall ist die Personenbefreiung. Ist eine Person eingeklemmt und der Zylinder kann wegen eines Stromausfalls oder bei Not-Aus nicht bewegt werden, dann ermöglicht der Entlüftungsbaustein das Kraftlos-Schalten des Zylinders. Der Baustein bietet eine volle Funktionsintegration mit einfacher Verbindung zum Antrieb. Er verringert den Einbauraum des Zylinders deutlich und führt zu Kosteneinsparungen von bis zu 20 %.

Mit SV07 und SV09 hat Aventics ein bewährtes, weltweit zertifiziertes elektropneumatisches Zwillingsmagnetventil in das Produktprogramm aufgenommen. Diese Ventile sind eine bewährte, selbsttestende und redundante Lösung für höchste Sicherheitsanforderungen. Diese Komponenten übernehmen die Sicherheitsfunktion „Sicheres Entlüften“ auch, wenn beispielsweise durch Verschmutzung oder Verschleiß ein Fehler im Ventil auftritt. Ihr besonderes Merkmal ist die hohe Zuverlässigkeit.

B10-Wert erreicht 75 Millionen

Das belegt auch der B10-Wert dieser beiden Ventilserien. Er sagt aus, nach wie vielen Schaltzyklen 10 % der Bauteile festgelegte Grenzwerte wie Schaltzeiten, Leckage oder Schaltdruck unter definierten Bedingungen überschritten haben. Konstrukteure benötigen die Zuverlässigkeitswerte aller sicherheitsrelevanten Bauteile, um nachzuweisen, dass ihre technischen Maßnahmen den erforderlichen PL erreichen. Die Entlüftungsventile SV07 und SV09 erreichen getestet einen B10-Wert von 10 Millionen - marktübliche sichere Entlüftungsventile nur 250.000. Der B10-Wert für die Ventile der neuen AV-Generation liegt sogar bei 75 Millionen.

Diese Werte wurden genau nach der ISO 19973 ermittelt. Andere Hersteller lehnen sich nur an diese Norm an, Aventics stellt die B10-Werte für alle sicherheitsrelevanten Komponenten in der herstellerübergreifenden Sistema-Datenbank als Bibliothek zur Verfügung.

Diagnosedeckungsgrad erreicht 99 %

Als Teil von sicheren Lösungen bewähren sich Ventile mit verschleißfreier, magnetischer Schieberstellungsabfrage und Federrückführung. Die Federrückführung entspricht den in der ISO 13489 Teil 2 geforderten bewährten Sicherheitsprinzipien. Mit diesen Komponenten können Konstrukteure den ebenfalls von der ISO 13849 definierten Diagnosedeckungsgrad einer sicheren pneumatischen Schaltung von 99 % erreichen. Zusätzlich sind die Ventile manipulationssicher, da die Sensoren verklebt sind und Anwender sie nicht falsch montieren oder die Position verändern können.

Das Verhindern ungewollter Bewegungen aus der Ruhelage übernimmt die zertifizierte Arretierung für Zylinder. Ein klarer Vorteil: Sicherheitsfunktionen müssen mindestens alle acht Stunden getestet werden. Das ist jedoch bei der Arretierung durch einen Druckschalter nicht möglich. Anders bei dem von Aventics eingesetzten und in die Arretierung integrierten Sensor. Er überwacht das Öffnen und Schließen der Arretierung und fragt die geklemmte Position ab. Damit steigern Anwender den Diagnosedeckungsgrad von 90 % bei einem Drucksensor auf 99 % mit der Aventics-Lösung.

So sicher wie Elektrik

Sicherheitsrelevante pneumatische Komponenten und Ventilsysteme, die nach bewährten Sicherheitsprinzipien konstruiert wurden und hohe Zuverlässigkeitswerte aufweisen, bilden die Basis. Zusammen mit Diagnosedeckungsgraden von 99 % und sicheren, von einem unabhängigen Institut beurteilten Sicherheitsschaltungen, erreichen Konstrukteure mit der Pneumatik die gleiche Sicherheit wie mit elektrischen Schaltungen – normgerecht und einfach. (ud)

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