Forschung

Sicherheit von Standard-SPS-Steuerung auch statistisch belegt

Den Forschungspreis des VDW erhielt in diesem Jahr Dipl.-Ing. Nika Nowizki (Mitte). Quelle: Rainer Jensen
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Zum dritten Mal hat die Forschungsvereinigung des VDW (Verein Deutscher Werkzeugmaschinenfabriken) während der EMO 2017 in Hannover den Preis für das „Projekt des Jahres“ vergeben. Die diesjährige Preisträgerin Dipl.-Ing. Nika Nowizki vom Institut für Maschinenelemente (IMA) der Universität Stuttgart untersuchte in einer Studie die Betriebsbewährtheit von automatischen Multi-Spindeldrehmaschinen der Firma Index. Dabei lag der Fokus auf der Zuverlässigkeit der Sicherheitsfunktion Werkstückspannung, die mit einer Standard-SPS (speicherprogrammierbaren Steuerung) angesteuert wird.

Den Sicherheitsnachweis bei Werkzeugmaschinen zu führen, ist relativ schwierig, weil Gefährdungen unter statistischen Gesichtspunkten sehr selten auftreten. Allerdings, können sie fatale Auswirkungen haben. Versagt zum Beispiel die Sicherheitsfunktion der Werkstückspannung, wird womöglich ein „mehrere Kilogramm schweres Werkstück mit hoher Rotationsgeschwindigkeit aus dem Spannsystem herausgeschleudert und kann die Maschine zerstören beziehungsweise das Leben von Menschen gefährden“, so Preisträgerin Nika Nowizki.

Bei vielen Drehmaschinen erfolgt die Steuerung, auch von Sicherheitsfunktionen, per Standard-SPS . Eine wichtige Grundlage für ist die Kaskadierung von Sicherheitsmaßnahmen in den Produktsicherheitsnormen, hier die ISO 23125 „Drehmaschinensicherheit“. Darin sind bereits seit vielen Jahren alle wichtigen Details der Sicherheitsfunktionen genormt, ebenso ein ausgefeiltes Betriebsartensystem, das im vorliegenden Fall in einer vollumhausten automatischen Maschine beheimatet ist.

Sicherheit jetzt wissenschaftlich belegt

„Hersteller hatten ebenso wie Anwender bisher immer das Gefühl, dass die normkonform gebauten Maschinen sehr sicher sind – ohne, dass es wissenschaftlich belegt war“, so Nowizki. „Nun konnten wir statistisch nachweisen, dass die mit der Standard-SPS ausgeführte Werkstückspannung der untersuchten Drehmaschinen den Sicherheitsnormen ISO 23125 und ISO 13849-1 entspricht, diese sogar unter gewissen Umständen übererfüllt.“

In ihrer Studie hat Nowizki die Laufzeiten von 578 Mehrspindeldrehautomaten mit insgesamt 3.951 Spindeln untersucht. Die Maschinen wurden mit baugleichem Typ einer Standard-SPS gesteuert. Ausgewertet wurden Daten, die bis ins Jahr 1992 zurückgingen, so dass im Ergebnis in mehr als 93 Millionen Maschinenbetriebsstunden kein einziger sicherheitsrelevanter Unfall passierte. Die so genannten Performance Level (PL) bewerten den Beitrag einer Sicherheitsfunktion zur Risikoreduzierung. Der nach ISO 23125 geforderte PL=b bzw. PL=c für die Werkstückspannung wurde in dieser Studie eindeutig erfüllt. (ig)

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