Zorgen Voor Aandrijf- En Machineveiligheid: Technische Maatregelen & Bescherming

Volgens een veel geraadpleegde hiërarchie van maatregelen is de veiligheid van mensen op de werkvloer afhankelijk van verschillende typen beschermende maatregelen. De meest effectieve hiervan wordt geklasseerd als gevaarverwijdering – voor de hand liggend genoeg. Aan het andere uiteinde van het spectrum staat het dragen van persoonlijke beschermingsmiddelen. Halverwege liggen de technische maatregelen – het ontwerpen of aanpassen van machines om de werknemer te isoleren van risico's.

Deze categorie omvat een brede verscheidenheid aan technische ideeën. Liften en platforms helpen mensen te voorkomen dat ze vallen (of dat er op ze gevallen wordt). Offersonderdelen zoals zekeringen of berstschijven zijn ontworpen om machines te beschermen door onder stress te breken. Ventilatiesystemen zorgen ervoor dat de atmosfeer schoon en veilig te ademen is.

Machineveiligheidssystemen in de productie

Machines met snel bewegende delen, zoals zwikken, aandrijfriemen en ventilatorbladen, vormen een bijzonder gevaar, en waar ze haalbaar zijn, zijn schermen om contact met lichaamsdelen te voorkomen een wettelijke vereiste. Deze schermen variëren van passend gefabriceerde kapjes en schilden tot, in het geval van robots en andere grotere machines, draadomheiningen.

Waar menselijke invals in de apparatuur nodig is, om inspectie of reparatie uit te voeren, is het essentieel dat gevaarlijke machines worden gedeactiveerd en veilig uitgeschakeld blijven. Een aantal apparaten wordt traditioneel gebruikt om deze procedure uit te voeren. Meest voorkomend zijn elektrische vergrendelingen bevestigd aan toegangspoorten die machines automatisch uitschakelen wanneer poorten worden geopend.

Lichtbalken en lichtgordijnen vervullen dezelfde functie voor kleinere machines of waar draadkooien ongeschikt zouden zijn. (Het elektrische circuit wordt onderbroken wanneer een persoon een lichtveld doorbreekt dat tussen twee punten wordt geprojecteerd.) Drukmatten zijn een ander veelgebruikt aanwezigheidsdetectie-apparaat.

Zulk een veiligheidssysteem functioneert conventioneel via een reeks hardgewirede elektromechanische componenten: schakelaars, relais, contactoren, encoders, enz. Toch worden de veiligheidscontroles die door deze externe apparaten worden uitgeoefend, toenemend geïntegreerd in de programmering van variabele snelheidsaandrijvingen.

Op aandrijvingen gebaseerde veiligheidssystemen zijn minder gecompliceerd en tijdrovend te installeren dan hun niet-digitale voorgangers. Ze vermijden de aanvullende elektronische structuren die vereist zijn door traditionele fail-safe mechanismen en zijn minder kwetsbaar voor onderdelenfouten. Met eenvoudigere en snelere herstelprocedures kan bovendien dure downtime worden geminimaliseerd.

Op aandrijvingen gebaseerde veiligheidssystemen in productiemachines

Net als alle aspecten van machine-ingenieurswerk, moeten op aandrijvingen gebaseerde veiligheidsfuncties functioneren tot een zekere betrouwbaarheidsgraad. Standaarden die door instanties als de Internationale Elektrotechnische Commissie zijn ontwikkeld, informeren wetgeving die door de Europese Unie en andere autoriteiten wereldwijd wordt geproduceerd. Om te voldoen aan de veiligheidseisen van de EU-machinerichtlijn 2006/42/EG, moet de functionele veiligheid van variabele snelheidsaandrijvingen voldoen aan productstandaard EN/IEC 61800-5-2.

De veiligheidsmaatregelen die een op aandrijvingen gebaseerd systeem aan operaties kan toevoegen, dekken een reeks gevaarresponsen. De fundamentele functie, en die het meest gebruikt wordt, is het Safe Torque Off (STO)-signaal. Dit schakelt simpelweg de koppel-genererende energievoorziening naar de motor uit. Hoe snel de machine stopt, hangt af van belasting of wrijving, en het is gegarandeerd tegen onverwacht herstarten.

Waar mechanische actie op een gecontroleerde manier moet worden gestopt, instructeert de Safe Stop 1 (SS1)-functie de aandrijving om de snelheid snel terug te brengen tot stilstand voordat STO automatisch wordt geactiveerd. Dit past bij de noodstopvereisten van zware spinnende apparatuur zoals zagen, slijpmachines en walserijen.

Safe Stop 2 (SS2) werkt op dezelfde manier, behalve dat na het afremmen de motor in een veilige bedrijfstoestand wordt gehouden. Het gebruik van deze functie om vol koppel beschikbaar te houden van de motor kan noodzakelijk zijn om machineonderdelen stabiel te houden die anders uit positie zouden vallen.

In het geval van machines zoals kraans en hijsen die met zeer zware lasten te maken hebben, wordt een Safe Brake Control (SBC) gebruikt om een mechanische houeringsrem tegelijkertijd met de hoofdaandrijving te activeren via het STO-signaal.

Dankzij de Safely-Limited Speed (SLS)-functie kan machinery worden gemaakt om onder een gespecificeerde limiet te draaien. Zoals gemonitord door de aandrijving, zal een snelheid die die limiet overschrijdt, automatisch een noodstop activeren via een STO- of SS1-signaal.

De SLS-functie is bijzonder nuttig bij de opstelling en het onderhoud van apparatuur waar bijvoorbeeld kabels handmatig over draaiende wielen of trommels moeten worden geleid. Het is ook in het algemeen een manier om werkverlies te minimaliseren. In plaats van een machine volledig af te sluiten wanneer een operator in de buurt van apparatuur is, kan het gebruikt worden om productie voort te zetten met een verlaagde, veilige snelheid totdat de operator een specifiek gevaarzone binnenkomt (waarop de stroom wordt afgebroken).

En omdat scherpe dalen, evenals piekbelasting in vermogen, sommige machines gevaarlijk kunnen laten gedragen, kan een lagere snelheidslimiet in combinatie met een bovengrens worden geprogrammeerd via de Safe Speed Range (SSR)-functie.

Het hebben van dit bereik aan veiligheidscontroles, beschikbaar afzonderlijk of in combinatie via plug-in modules en fieldbus-modules, geeft de automatiseringsontwerper aanzienlijk meer flexibiliteit en vrijheid dan voorheen. En met statusinformatie beschikbaar in de aandrijfinterface, heeft de operator een betrouwbaar systeemoverzicht dat uitstrekt tot tijdige en nauwkeurige diagnostiek.

Zijn intelligente en aanpasbare karakter betekent uiteindelijk dat een op aandrijvingen gebaseerd veiligheidssysteem even capabel is in het voorspellen van mechanische gevaren als in het reageren erop. De gevolgen voor de werkplek, niet alleen in termen van veiligheid maar ook in die van stroomlijning van ontwerp en verbetering van algehele efficiëntie, maken het een natuurlijk onderdeel van geautomatiseerde industrie.