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Hochregallager mit Safe Motion

: Schmachtl


Ein Hochregallager wird primär sicherheitstechnisch mit Schutzzäunen, Türzuhaltungen und Lichtschranken komplett abgeschottet. Das Personal wird im Normalbetrieb aus dem Bereich des Lagers ferngehalten. Öffnet jemand eine Wartungstür, muss die gesamte Anlage sofort stehen, um eine Gefährdung der „Eindringlinge“ auszuschließen.

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Auch für Hochregallager fordert die neue Maschinenrichtlinie ein umfassendes Sicherheitskonzept.

Auch für Hochregallager fordert die neue Maschinenrichtlinie ein umfassendes...

Die neue Maschinenrichtlinie fordert jedoch ein umfassendes Sicherheitskonzept in allen Lebensphasen der Maschinen. So ist es nun notwendig, das Hochregallager unproblematisch betreten zu können und die Regalfahrzeuge mit Mensch/Maschine Interaktion zu bedienen – sei es nun zur Wartung, um Einrichtaufgaben vorzunehmen, zur Inbetriebnahme, zur Störungsbeseitigung oder auch bei einer wünschenswerten Durchquerung, um Wegstrecken zu reduzieren. Unfallstatistiken zeigen, dass der Normalbetrieb dieser Anlagen mittlerweile sehr sicher geworden ist. Unfälle passieren meist bei der Inbetriebnahme, der Wartung oder bei der Fehlerbeseitigung. Hierbei werden Sicherheitssysteme oft überlistet, um schnellstmöglich wieder zum Normalbetrieb zu kommen.

Bei der immensen Größenordnung mancher Lagergebäude bedeutet es, große Fahrstecken oder Fußwege zurück zu legen, um zur anderen Seite des Gebäudes zu kommen. Um die Regalfahrzeuge/Regalbediengeräte im Lagerbereich zu halten, ist am Ende jedes Fahrweges ein Puffer installiert. Daneben ist ein ungenutzter, umbauter Raum notwendig, um diese Auffahrpuffer zu installieren. Der Hubantrieb muss nach unten ebenfalls über geeignete Puffer oder Bremssysteme verfügen, um einen Aufschlag und die damit verbundene „Kaltmetallverformung“ zu verhindern.

Zwei Regalfahrzeuge auf einer Schiene – so wünschenswert es oft wäre – bedeuten schon steuerungstechnisch einen außerordentlichen Mehraufwand – und würden deswegen auch sicherheitstechnisch wesentlich komplexer werden.

Sichere Bewegungsüberwachung

Sicherheitssteuerungen,
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Bei der „Transfaster*-Technologie“ sind die Fahrzeuge nicht bodengebunden, weshalb das Lager für Personen und Staplerbetrieb offen steht.

Bei der „Transfaster*-Technologie“ sind die Fahrzeuge nicht bodengebunden,...

die Bewegung und Position gemäß PL e der EN 13849 oder der SIL CL 3 der EN 62061 sicherstellt, schafft gerade für solche Überlegungen Realisierungsräume und ermöglicht konzeptionelles Umdenken. In der Steuerungstechnik werden die Positionen der Regalfahrzeuge durch geeignete Sensorik erfasst und verarbeitet. Die Antriebstechnik ist auf diese nicht sichere (PL a) Informationen angewiesen. Als Sensorik werden absolute Positionssysteme wie absolute Drehgeber, optische Barcodelesesysteme oder Laserabstandsmessungen verwendet.

Stand der Technik sind Sicherheitssteuerungen mit sicherer Bewegungsüberwachung und sicherer Position – wie die modulare Sicherheitssteuerung SMX von BBH Products. Diese Steuerung verarbeitet die Positionsinformation parallel zur Steuerungstechnik mittels flexiblen Sensorinterface. Je nach angefordertem PLr müssen ein oder zwei Sensorsignale ausgewertet werden. Um nun diese sichere Position – in Verbindung mit der Steuerungstechnik – nutzen zu können, schöpfen diese Systeme aus der leistungsfähigen Funktionsbibliothek.

Leistungsfähige Technologiefunktionen

Diese leistungsfähigen Technologiefunktionen ermöglichen es, aus der Position und der aktuellen Geschwindigkeit und/oder Beschleunigung den absoluten Anhalteweg zu berechnen und sicherzustellen.Die Sicherheitssteuerung stellt nun fest, an welcher Position eine max. Geschwindigkeit oder Beschleunigung auftreten darf. Werden diese Limits überschritten, greifen entsprechende Maßnahmen wie z. B. der Schnellstopp eines Frequenzumrichters.

Führen
diese eingeleiteten Maßnahmen nicht zum gewünschten Effekt, wird unverzüglich die Bremsung eingeleitet. Da es sich hierbei um eine Notfallbremsung handelt, könnte das Bremssystem auch nur für eine Einmalbremsung bemessen sein. Durch diese Funktionalität wird auch das richtige Verhalten bei der Abschaltung sichergestellt. Das Stoppverhalten moderner Antriebstechnik gemäß der Stoppkategorie 1 und 2 (EN 60204-32) wird sicherheitstechnisch als SafeStop1/2 (SS1/SS2) unterstützt.

Ein Vielzahl weiterer Technologiefunktionen wie die Überwachung der Fahrtrichtung, der sichere Stillstand, eine sicher reduzierte Geschwindigkeit abhängig von der Fahrposition oder Zone, oder das sichere Anfahren variabler Positionen sowie die intelligente Integration der sicherheitstechnischen Peripherie – wie Lichtschranken, Schutztüren, Not-Aus-Tastern, Laserscannern etc. – decken den gesamten, sicherheitstechnischen Anforderungsbereich ab.

Betriebskosten deutlich reduziert

Sicherheitstechnik kostet nicht nur Geld, sondern eröffnet auch ein erhebliches Einsparungspotential. Wird schon bei der Anlagen- oder Maschinenplanung auf diese Technologie zurückgegriffen, kann durch Sicherheitstechnik nicht nur die Konzeption und die Applikation sicherer und praktikabler gestaltet werden, sondern es können auch direkte Kosten oder spätere Betriebskosten deutlich reduziert werden.

Die Überwachung des „Zieleinlaufes“ der Fahrzeuge ermöglicht die SMX beispielsweise mittels einer Überwachungsgrenzkurve. Die aus Geschwindigkeit und Masse resultierenden Bremsrampen – oder auch das theoretisch volle Beschleunigungspotential – sind sicherheitstechnisch in die Sicherheitsfunktionen integriert. Das Fahrzeug/Bediengerät kann keine Geschwindigkeit aufbauen oder halten, die eine Kollision erzeugen könnte – Beschleunigungsrampen und Bremsrampen werden überwacht. Auch komplexe Rampen
zur Minimierung von wirkenden Kraftspitzen wie Rampen mit S-Verschliff sind abgebildet und werden überwacht. Die Not-Auslaufwege werden wesentlich verkürzt, Puffer und Pufferzonen verkleinert – oder sie entfallen vollständig. Die EN 528 räumt ein, dass der Puffer bei entsprechenden Maßnahmen verkleinert werden kann – also kann dieser auch entfallen.

Die Sicherheitssteuerung verfügt über „Softwareendschalter“, die jeden Sicherheitsendschalter ersetzen. D. h. Aufwendungen wie die mechanische Montage, die Kabelwege und Verkabelung, sowie letztendlich der Inbetriebnahmeaufwand entfallen gänzlich.

Anlagenstopp bei Wartungsarbeiten und Inbetriebnahme

Der Stopp und Stillstand des Antriebs eines Regalfahrzeuges oder von Aufzügen können gemäß der Stoppkategorie 0,1 und 2 EN der 60204 überwacht werden. Personen oder beispielsweise andere Regalfahrzeuge können sich bei aktivierten Antrieben in den Fahrwegen aufhalten, ohne die Antriebe allpolig trennen zu müssen. Aber es ist nicht nur der sichere Halt, der sich realisieren lässt – auch ein reduzierter Betrieb für den Einrichtbetrieb ist realisierbar. Die Fahrzeuge und Bediengeräte bewegen sich dann nur mit sicherer, reduzierter Geschwindigkeit und vermindertem Kräftepotential. Auch ein Tippbetrieb mit einem „Totmanntaster“ von Hub- oder Fahrantrieben lässt sich sicherheitstechnisch umsetzen, weil auch in dieser Betriebsart die Geschwindigkeit und das Schrittmaß sichergestellt sind.

Modernen Lagersystemen, bei denen die Fahrzeuge nicht bodengebunden sind wie bei der „Transfaster*-Technologie“, ist es sogar möglich, das Lager für Personen und Staplerbetrieb zu öffnen. Die Mehrachsfähigkeit der SMX Sicherheitssteuerung ermöglicht es, beispielsweise
die Fahrposition mit der Hubhöhe in Relation zu setzen, um somit Störkonturen sicher zu umfahren. Diese Mehrachsfähigkeit kann ebenfalls genutzt werden, um bei einer Schutztüröffnung nur noch in höheren Positionen zu operieren.

Sicherheit und Normung

Wie ist eine solche Sicherheitstechnik im Einklang mit bestehender Maschinenrichtlinie und Produktnorm zu sehen? Welche Gefährdungen bestehen beim Einsatz dieser Technologien durch den Verzicht auf konventionelle Sicherheitstechnik? Die Vorschriften der EN 528 beschreiben klar die Bedingungen für den Betrieb von Regalfahrzeugen. Diese Vorschriften sind auch beim Einsatz geprüfter Sicherheitstechnik einzuhalten. Die Neufassung EN 528 bezieht sich in der Risikobeurteilung bzw. Nachweis auf die EN 13849.

Der völlige Verzicht von End-Puffern wird durch ein geeignetes Bremssystem ermöglicht. Die EN 528 beschreibt, dass bei der Verwendung von Endanschlagspuffern, die weniger als 70 Prozent der max. Geschwindigkeit aufnehmen können, alternative Bremssysteme zu verwenden sind. Diese Vorschrift resultiert insbesondere aus der Tatsache, dass z. B. schienengebundene Fahrzeuge bei Verunreinigung durch das Lagergut oder bei Gefrieren von Kondenswasser auf den Schienen, der Bremsweg unkalkulierbar wird. Die Technologie der sicheren Bewegungsüberwachung ermöglicht es hier, unter Verwendung geeigneter Bremssysteme, auf den Puffer zu verzichten. Dieses Bremssystem muss jedoch auch bei einem Stromausfall automatisch greifen.

Die Normenlage sieht neben anderen limitierten Beschleunigungen/Verzögerungen auch vor, dass eine max. Verzögerung von 10 m/s² (1,5 m/s² horizontal, 2,5 m/s² vertikal, im Normalbetrieb) nicht überschritten werden darf.
Ebenfalls regelt die Maschinenrichtlinie Geschwindigkeit bei gängergeführten Fahrzeugen. Eine solche Anforderung zu erfüllen, ist dann nur durch den Einsatz von geeigneten Sicherheitstechniken möglich. Auch die neuen Anforderungen an sicher reduzierte Geschwindigkeit und sicherem Stillstand werden durch den Einsatz dieser Technologie problemlos erfüllt.

Ein weiterer Punkt ist die Überwachung des Lastaufnahmemittels. So soll verhindert werden, dass die Gabel bei voller Geschwindigkeit der Fahrachse ausfährt. Ein Punkt der oft vernachlässigt wird, jedoch dramatische Auswirkungen mit sich ziehen könnte. Deshalb ist auch hier PLd nachzuweisen.

Resümee

Sicherheitstechnik mit integrierter Antriebsüberwachung verwaltet nicht nur die sicherheitstechnische Peripherie, sondern viele Anforderungen der Normung werden auf effiziente Weise gelöst. Das Resultat sind flexiblere Mensch-Maschine-Schnittstellen, Einsparungspotentiale sowie erweiterter Maschinenschutz.
Auch für Hochregallager fordert die neue Maschinenrichtlinie ein umfassendes Sicherheitskonzept.
Bei der „Transfaster*-Technologie“ sind die Fahrzeuge nicht bodengebunden, weshalb das Lager für Personen und Staplerbetrieb offen steht.


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