Funktionale Sicherheit nach ISO 13849 Entwicklung und Bereitstellung eines hydraulischen Spannsystems unter Einhaltung der Vorgaben der funktionalen Sicherheit nach ISO 13849

HYDAC – Ihr Partner für komplexe Hydrauliklösungen in sicherheitsrelevanten Anwendungen.

09.09.2021 2 min Beitrag teilen auf LinkedIn Facebook Xing URL dieser Seite kopieren

Maschinen müssen für Anwender und deren Umfeld sicher sein

Maschinen müssen für Anwender und deren Umfeld sicher sein. Aus diesem Grund berechnen und bewerten Maschinenhersteller die Gefährdungen, die von ihren Maschinen ausgehen können und implementieren Maßnahmen, um einen Schadensfall zu vermeiden. Hierfür gibt es eine sicherheitsspezifische Norm, die EN ISO 13849. Sie regelt die Gestaltungsleitsätze und Validierung von sicherheitsbezogenen Teilen von Maschinensteuerungen und muss seitens der Maschinenhersteller im Rahmen von Produktentwicklungen eingehalten werden. Daher bedeutet es für die Maschinenhersteller und Zulieferer eine große Arbeitserleichterung, wenn ihre Technologiepartner neben der technischen Realisation auch die nötigen sicherheitstechnischen Berechnungen der Lösung bereitstellen können.

Als Technologiepartner und Systemlieferant unterstützend agieren

Unser Kunde ist ein Maschinenbauer, der Anlagen zum Schweißen großer Werkstücke herstellt. Im konkreten Fall ging es um eine Anlage zum Schweißen von bis zu 80 Tonnen schweren Bagger-Grundgestellen. Dabei wird das Werkstück nicht auf einem Tisch gespannt, sondern „schwebt“ in der Luft, um dadurch alle zu schweißenden Nähte ideal erreichen zu können. Die dafür benötigten 10 Zylinder richten und zentrieren vor dem eigentlichen Spannen zusätzlich das Werkstück aus, damit es sich nicht durch den Spannprozess verzieht.

Aus der vom Maschinenbauer erstellten Sicherheitsbewertung ging hervor, dass eine Gefahr vom Werkstück ausgeht, falls die Spannung nicht ordnungsgemäß erfolgt oder es zu einem Ausfall des Spannsystems kommt. Deshalb müssen sowohl der korrekte Spannablauf als auch der Zustand des Spannsystems überwacht werden. Zusätzlich muss auch bei einem Ausfall von Systemkomponenten eine Sicherheitsreserve gewährleistet sein, um der nötigen funktionalen Sicherheit gerecht zu werden. Alles in allem entwickelte sich der Auftrag zu einer sehr komplexen Aufgabe für den Maschinenbauer. Sein bisheriger Lieferant hatte die Anfrage aufgrund der Kombination von Anforderungen an den eigentlichen Spannprozess sowie an die funktionale Sicherheit abgelehnt. Von seinem Endkunden erhielt der Maschinenbauer die Empfehlung, bei HYDAC nachzufragen, da er uns bereits als kompetenten Technologiepartner für diverse komplexe Hydraulikthemen kennen und schätzen gelernt hatte.

Beratung und Realisierung der Systemlösung mit HYDAC als Projektpartner

Aufgrund der Empfehlung des Endkunden kam der Maschinenhersteller auf uns zu und fragte bei uns an, ob wir als Projektpartner bei der Realisierung der Systemlösung mitwirken könnten. Wir führten daraufhin zunächst eine ausführliche Analyse mit dem Kunden durch, um so die Auslegung der möglichen Systemlösungen zu ermitteln.
Wir entwickelten einen Sonderblock mit redundanten Wegesitz-Ventilen und einer Schaltstellungsüberwachung. Jeder der Spannzylinder wird von einem eigenen Block gesteuert, welcher jeweils zentral von einem drehzahlvariablen Hydraulikaggregat gespeist wird. Die Überwachung der Schaltzustände jedes einzelnen Blocks dient als Grundlage für die Steuerung der jeweils anderen Blöcke. Zur Realisierung der geforderten Notlaufeigenschaften verfügt jeder Block über einen eigenen Membranspeicher, der beim Ausfall der Hydraulikversorgung genügend hydraulische Energie für einen sicheren Maschinenstopp zur Verfügung stellt. Diese Speicher wurden zusätzlich mit einer Sensorik zur Überwachung des Vorfülldruckes (P0-Wächter) ausgestattet.
Das geforderte „Performance Level“ wurde durch diese Lösung realisiert. Dies konnten wir auch durch unsere Berechnungen nachweisen, welche der Kunde wiederum in seine eigenen Sistema-Berechnungen integrierte.

Das Ergebnis

Durch die Zusammenarbeit mit HYDAC konnte unser Kunde das Problem effizient lösen, ohne weitere Lieferanten einbeziehen zu müssen. Er erhielt die optimale Lösung; ein sicheres und einbaufertiges hydraulisches Subsystem zum Zentrieren und Spannen der Werkstücke. Die mitgelieferten Sicherheitsnachweise konnte er in seine übergeordnete Systemberechnung integrieren.

Zitat Kunde:

„Mit HYDAC als Partner haben wir eine optimale Lösung für die Spann-Thematik gefunden, was sowohl die Prozess- als auch die Anwendersicherheit betrifft. Dadurch, dass sich HYDAC mit ihrem Know-how um das Thema kümmerte, konnten wir uns auf unsere Kernkompetenzen konzentrieren.“