Allgemeine Sicherheitshinweise für Servoregler und elektrische Antriebssysteme

1. Zweck und Grenzen dieser Information

Diese Seite soll auf wiederkehrende Gefahren bei industriellen Servoreglern und elektrischen Antriebssystemen hinweisen und qualifiziertes Fachpersonal für notwendige Klärungs- und Prüfpunkte sensibilisieren.

Der Begriff „Antriebssystem“ kann abhängig von der jeweiligen Ausführung unter anderem folgende Komponenten umfassen:

• Servoregler und Servoverstärker,
• Einspeise-, Netz- und Leistungsmodule,
• Motor- und Achsmodule,
• Zwischenkreis- und Kondensatormodule,
• Rückspeise- und Bremsmodule,
• Bremswiderstände,
• Steuerungs- und Regelungseinheiten,
• Sicherheitsmodule und Safety-Optionen,
• Servomotoren und Direktantriebe,
• Linearmotoren,
• Geber, Resolver und weitere Rückführsysteme,
• Motorhaltebremsen und externe Bremsen,
• Motor-, Geber-, Brems- und Zwischenkreisleitungen,
• externe Netzteile und Hilfsspannungsversorgungen,
• mechanisch oder elektronisch gekoppelte Achsen.

Nicht jeder Abschnitt dieser Seite trifft auf jedes Produkt zu. Umgekehrt können bei einem konkreten System weitere Gefahren bestehen, die hier nicht genannt werden.

Die gemeinsame Nennung verschiedener Komponenten bedeutet ausdrücklich nicht, dass diese miteinander kompatibel oder gemeinsam verwendbar sind.

Diese Seite berücksichtigt insbesondere nicht:

• die konkrete Hersteller- und Bestellnummer,
• den Hardware- und Firmwarestand,
• vorhandene Options- und Sicherheitsausführungen,
• die konkrete Motor- und Geberkombination,
• die Leistungsklasse und Spannungsebene,
• die Zwischenkreis- und Einspeisetopologie,
• die Maschinenmechanik und Lastverhältnisse,
• die Sicherheitsarchitektur der Maschine,
• die Netz- und Erdungsform,
• die vorhandene Parametrierung,
• die Kommunikations- und Steuerungsstruktur,
• nationale oder örtliche Vorschriften,
• bereits vorgenommene Änderungen oder Reparaturen.

Aus dieser Seite dürfen insbesondere keine Klemmenbelegungen, Leitungszuordnungen, Leiterquerschnitte, Sicherungswerte, Zwischenkreiskonfigurationen, Geberanschlüsse, Bremsenschaltungen, Entladezeiten, Parametereinstellungen, Motordaten, Kommutierungswerte, Sicherheitskennwerte oder Aussagen zur Austauschbarkeit abgeleitet werden.

2. Maßgebliche Unterlagen und eindeutige Systemidentifikation

Vor Anschluss, Austausch oder Bearbeitung einer Antriebskomponente muss die vollständige Ausführung eindeutig bestimmt werden.

Abhängig vom System gehören hierzu insbesondere:

• Hersteller und vollständige Bestellnummer,
• sämtliche Angaben des Typenschilds,
• Seriennummer, sofern sie für die Dokumentenzuordnung relevant ist,
• Hardware- und Firmwarestand,
• Leistungs- und Spannungsklasse,
• vorhandene Optionskarten und Zusatzmodule,
• Sicherheitsoptionen und deren Ausführungsstand,
• Speicherkarte, Konfigurationsspeicher oder Lizenzmodule,
• vollständige Motortypbezeichnung,
• Gebertyp und Geberausführung,
• Bremsenausführung,
• Temperaturfühler und Motorschutzsystem,
• Kabeltyp, Pinbelegung und Leitungslänge,
• Einspeise- und Zwischenkreiskonfiguration,
• Kommunikation und übergeordnete Steuerung,
• gültige Maschinen- und Sicherheitskonfiguration.

Zusätzlich müssen die für die konkrete Ausführung geltenden Unterlagen vorliegen, beispielsweise:

• Gerätehandbuch,
• Installationshandbuch,
• Inbetriebnahmehandbuch,
• Motor- und Geberdokumentation,
• Safety- beziehungsweise Sicherheitsfunktionshandbuch,
• Parametrier- und Funktionshandbuch,
• Schaltpläne der Maschine,
• Risikobeurteilung und Sicherheitskonzept,
• Prüf- und Abnahmeunterlagen,
• herstellerseitige Nachträge und Sicherheitsmitteilungen.

Unterlagen einer äußerlich ähnlichen Komponente, einer anderen Leistungsklasse, einer früheren Gerätegeneration oder eines abweichenden Firmwarestands dürfen nicht ungeprüft verwendet werden.

Eine identische Gehäuseform, passende Steckverbindung oder ähnliche Typenbezeichnung ist kein Nachweis für elektrische, funktionale oder sicherheitstechnische Kompatibilität.

Kann die konkrete Ausführung nicht eindeutig bestimmt werden, muss die Klärung vor Beginn der Arbeiten durch den Hersteller, einen geeigneten Fachbetrieb oder eine für das konkrete System ausreichend qualifizierte Fachperson erfolgen.

3. Arbeiten ausschließlich durch qualifiziertes und autorisiertes Fachpersonal

Anschluss, Änderung, Parametrierung, Prüfung, Inbetriebnahme, Fehlersuche, Wartung und Reparatur dürfen nur durch Personen erfolgen, die für die konkrete Tätigkeit ausreichend qualifiziert, vom Betreiber dazu autorisiert und mit elektrischer Antriebstechnik sowie der betreffenden Maschine vertraut sind.

Die erforderliche Qualifikation richtet sich nicht allein nach einer Berufsbezeichnung. Die ausführende Person muss aufgrund ihrer Ausbildung, Kenntnisse und praktischen Erfahrung insbesondere in der Lage sein,

• elektrische und mechanische Gefährdungen zu erkennen,
• das gesamte Antriebssystem zu beurteilen,
• Herstellerunterlagen eindeutig zuzuordnen,
• Motor-, Geber-, Regler- und Bremskombinationen zu bewerten,
• Schutzmaßnahmen festzulegen,
• Gefährdungen durch gespeicherte Energie und unerwartete Bewegungen zu erkennen,
• funktionale Sicherheitsfunktionen zu beurteilen und zu validieren,
• die Grenzen der eigenen Qualifikation zu erkennen.

Für gewerblich verwendete Arbeitsmittel ist der Arbeitgeber beziehungsweise Betreiber für Gefährdungsbeurteilung, Arbeitsplanung, Auswahl geeigneter Personen, Schutzmaßnahmen, Unterweisung, Prüfung und sicheren Betrieb verantwortlich. Eine vorhandene CE-Kennzeichnung ersetzt die betriebliche Gefährdungsbeurteilung nicht. Die Betriebssicherheitsverordnung verlangt außerdem, vorhersehbare Störungen, gespeicherte Energien und Gefährdungen durch Ingangsetzen und Stillsetzen zu berücksichtigen.

Diese Seite ist nicht zur Unterweisung von Laien bestimmt und ersetzt keine fachliche Ausbildung, keine betriebliche Unterweisung, keine Betriebsanweisung und keine anlagenbezogene Gefährdungsbeurteilung.

4. Das gesamte Antriebssystem betrachten

Ein Servoregler darf nicht isoliert als einzelnes elektrisches Bauteil betrachtet werden. Sein Verhalten wird durch weitere Systemkomponenten und die angeschlossene Maschine beeinflusst.

Zu berücksichtigen sind insbesondere:

• Netz- und Hilfsspannungsversorgungen,
• gemeinsame Zwischenkreise,
• weitere Achs- und Motormodule,
• Rückspeiseeinrichtungen,
• Bremsmodule und Bremswiderstände,
• übergeordnete Steuerungen,
• Feldbus- und Netzwerkverbindungen,
• digitale und analoge Freigaben,
• Geber- und Messsysteme,
• Motorhaltebremsen und externe Bremsen,
• mechanisch gekoppelte Achsen,
• Schwerkraft, Federkraft oder gespeicherte mechanische Energie,
• hydraulische oder pneumatische Komponenten,
• Prozesse, die eine Achse fremd antreiben können.

In Mehrachssystemen können mehrere Regler einen gemeinsamen Zwischenkreis verwenden. Das Abschalten oder Entfernen einer einzelnen Versorgung oder Achse bedeutet daher nicht automatisch, dass sämtliche zugehörigen Komponenten spannungsfrei sind.

Auch ein scheinbar abgeschaltetes Achsmodul kann über einen gemeinsamen Zwischenkreis, eine externe Hilfsspannung, eine Rückspeiseeinrichtung oder andere angeschlossene Systemkomponenten mit Energie versorgt werden.

Die sicheren Abschalt- und Freischaltgrenzen müssen anhand der konkreten Systemtopologie und Herstellerdokumentation ermittelt werden.

5. Gefährliche Spannungen und gespeicherte Energie

Servoregler und Antriebssysteme können nach dem Trennen der Netzversorgung weiterhin gefährliche Spannungen führen. Zwischenkreiskondensatoren, externe Kondensatormodule, Rückspeiseeinheiten und angeschlossene Achsmodule können elektrische Energie speichern oder innerhalb eines Verbunds übertragen.

Die erforderliche Entladezeit ist geräte- und systemabhängig.

Auf dieser Seite wird bewusst keine allgemeine Wartezeit genannt.

Es darf weder von einer bestimmten Mindestwartezeit noch von Erfahrungswerten mit einem anderen Gerät auf die Spannungsfreiheit des konkreten Systems geschlossen werden.

Das Erlöschen einer Anzeige, eines Displays, einer Status-LED oder eines Lüfters ist kein ausreichender Nachweis der Spannungsfreiheit.

Nach Ablauf der vom Hersteller vorgeschriebenen Entladezeit muss die Spannungsfreiheit durch eine hierfür qualifizierte Person mit einem für das konkrete System geeigneten Verfahren festgestellt werden.

Offizielle Herstellerunterlagen zeigen, dass sich Entladezeiten selbst innerhalb einer einzigen Servoregler-Baureihe erheblich unterscheiden können und eine anschließende Spannungsmessung erforderlich sein kann.

Mögliche gefährliche Energiequellen sind unter anderem:

• Netzanschlüsse,
• Gleichspannungszwischenkreise,
• gemeinsame Zwischenkreisverbindungen,
• externe Gleichspannungsversorgungen,
• Steuer- und Hilfsspannungen,
• Rückspeiseeinheiten,
• Bremsmodule,
• rotierende permanentmagneterregte Motoren,
• fremdangetriebene Achsen,
• gekoppelte Maschinenkomponenten.

Diese Seite enthält keine Freigabe und keine Arbeitsgrundlage für Arbeiten unter Spannung.

6. Freischalten und gegen Wiedereinschalten sowie Bewegung sichern

Vor Arbeiten am Antriebssystem müssen alle für die konkrete Maschine erforderlichen Maßnahmen zum Freischalten und Sichern anhand der Herstellerunterlagen, der Anlagendokumentation und der betrieblichen Arbeitsanweisung festgelegt werden.

Dabei sind nicht nur elektrische Spannungsquellen zu berücksichtigen. Abhängig von der Anlage können auch folgende Einwirkungen eine Gefährdung verursachen:

• gespeicherte mechanische Energie,
• Schwerkraft und hängende Lasten,
• gespannte Federn,
• Druck in pneumatischen oder hydraulischen Systemen,
• fremdangetriebene Motoren,
• gekoppelte Achsen,
• automatische Steuerungsabläufe,
• Feldbus- und Netzwerkbefehle,
• Fernzugriffe,
• digitale oder analoge Freigaben,
• gespeicherte Startaufträge,
• automatische Wiederanläufe,
• Bremsen, die beim Anlegen einer Hilfsspannung öffnen.

Es muss verhindert werden, dass während der Arbeiten eine Achse unerwartet bestromt, freigegeben, bewegt oder durch äußere Kräfte angetrieben wird.

Vertikale Achsen, hängende Lasten und schwerkraftbelastete Mechaniken müssen entsprechend dem Sicherheitskonzept der konkreten Maschine gegen Absinken oder Absturz gesichert werden.

Eine Motorhaltebremse, eine aktive Sicherheitsfunktion oder die Softwareanzeige „Achse aus“ genügt nicht automatisch als alleinige Sicherungsmaßnahme.

7. Zuordnung von Regler, Motor, Geber, Bremse und Leitungen

Ein Servoantrieb ist ein abgestimmtes Regelungssystem. Regler, Motor, Geber, Motorleitung, Geberleitung, Bremse, Temperaturüberwachung, Firmware und Parametrierung müssen zusammenpassen.

Vor der Verwendung muss anhand der Herstellerdokumentation geprüft werden, ob die konkrete Kombination freigegeben und technisch geeignet ist.

Zu den zu prüfenden Merkmalen können unter anderem gehören:

• Motortyp und Wicklungsausführung,
• Bemessungsspannung und Bemessungsstrom,
• Polzahl beziehungsweise Polpaarzahl,
• maximal zulässige Drehzahl,
• Geberprinzip und Geberprotokoll,
• Geberauflösung und Signalpegel,
• Geberversorgung,
• Kommutierungs- und Positionsbezug,
• Motortemperaturfühler,
• Bremsenspannung und Bremsenstrom,
• Anschluss- und Pinbelegung,
• Kabeltyp, Schirmung und Leitungslänge,
• zulässige Kombination von Hardware und Firmware.

Ein mechanisch passender Stecker beweist nicht, dass Pinbelegung, Signalspannung, Geberprotokoll oder Bremsenansteuerung kompatibel sind.

Motor- und Geberleitungen verschiedener Systeme dürfen nicht allein aufgrund passender Steckverbinder vertauscht oder kombiniert werden.

Eine falsche Zuordnung von Motorphasen, Geberrichtung, Geberauflösung, Polpaarzahl oder Kommutierungsposition kann zu unerwarteter Bewegungsrichtung, unkontrollierter Beschleunigung, Überdrehzahl, hohen Drehmomenten oder Schäden am Antrieb führen.

Herstellerunterlagen weisen ausdrücklich darauf hin, dass bei der Erstinbetriebnahme fremder Motoren sowie bei fehlerhafter Motor-, Geber- oder Kommutierungszuordnung unkontrollierte Bewegungen auftreten können.

Ohne eindeutig nachgewiesene Systemzuordnung keine Achsfreigabe erteilen.

8. Parametrierung, Motordaten, Firmware und gespeicherte Konfigurationen

Die Parametrierung eines Servoreglers beeinflusst unmittelbar Kraft, Drehmoment, Geschwindigkeit, Richtung, Bremsenansteuerung, Grenzwerte, Geberauswertung und Sicherheitsverhalten.

Parameter dürfen nicht ungeprüft aus einem ähnlichen Gerät, einer anderen Achse oder einer früheren Maschinenkonfiguration übernommen werden.

Besondere Vorsicht ist unter anderem erforderlich bei:

• kopierten Parametersätzen,
• Sicherungsdateien unbekannter Herkunft,
• gebrauchten Speicherkarten,
• automatischer Motordatenerkennung,
• elektronischen Motortypenschildern,
• Werkseinstellungen,
• Firmwareupdates und Firmware-Downgrades,
• Austausch von Regler, Motor oder Geber,
• veränderten Optionskarten,
• geänderten Kommunikationsadressen,
• geänderten Drehrichtungs- oder Skalierungsparametern,
• deaktivierten Überwachungsfunktionen,
• geänderten Strom-, Drehmoment- oder Geschwindigkeitsgrenzen,
• Sicherheitsparametern und Safety-Signaturen.

Ein erfolgreicher Import oder eine fehlerfreie Softwaremeldung bestätigt nicht, dass die Konfiguration für die vorhandene Achse richtig oder sicher ist.

Ein Parametersatz kann auf eine andere Motor-, Geber-, Bremsen-, Maschinen- oder Safety-Ausführung abgestimmt sein.

Auch das Zurücksetzen auf Werkseinstellungen stellt keinen nachgewiesen sicheren Anlagenzustand her. Nach einem Reset können erforderliche Schutz-, Grenzwert-, Bremsen- oder Sicherheitsparameter fehlen.

Software- und Firmwareänderungen dürfen nur nach der dafür vorgesehenen Herstellerprozedur sowie unter Berücksichtigung ihrer Auswirkungen auf Maschine, Parametrierung und funktionale Sicherheit durchgeführt werden.

9. Erstinbetriebnahme, Identifikation und Testfunktionen

Bestimmte Inbetriebnahme-, Identifikations-, Geber-, Kommutierungs-, Bremsen- und Optimierungsfunktionen können den Motor oder die Achse aktiv bewegen.

Dies kann auch dann gelten, wenn eine Funktion nur als:

• Test,
• Identifikation,
• Motormessung,
• Kommutierungssuche,
• Geberprüfung,
• Richtungstest,
• Regleroptimierung,
• Bremsentest,
• Handbetrieb,
• Tippbetrieb

bezeichnet wird.

Eine Testfunktion ist nicht automatisch bewegungsfrei oder ungefährlich.

Vor ihrer Ausführung muss anhand der konkreten Herstellerdokumentation festgestellt werden,

• ob und in welchem Umfang eine Bewegung ausgelöst wird,
• welche Kräfte und Drehmomente entstehen können,
• welche mechanischen Voraussetzungen erforderlich sind,
• ob die Achse von der Mechanik getrennt werden darf oder muss,
• wie der Gefahrenbereich gesichert wird,
• welche Abbruch- und Schutzmöglichkeiten vorhanden sein müssen.

Hersteller weisen bei bestimmten Kommutierungs- und Inbetriebnahmefunktionen ausdrücklich auf aktive Motorbewegungen und das Risiko unkontrollierter Bewegungen hin.

Eine niedrige Sollgeschwindigkeit, ein reduzierter Stromwert oder Handbetrieb beseitigt die Gefährdung nicht. Auch geringe Bewegungen können bei ungünstiger Mechanik, hoher Übersetzung, vertikalen Lasten oder eingeengten Arbeitsbereichen schwere Verletzungen verursachen.

Während einer solchen Prüfung dürfen sich keine Personen im nicht ausreichend gesicherten Gefahrenbereich befinden.

10. Permanentmagneterregte Motoren und fremdangetriebene Achsen

Permanentmagneterregte Servo- und Linearmotoren können bei Bewegung elektrische Spannung erzeugen.

Dies kann auch dann geschehen, wenn:

• die Netzversorgung des Servoreglers ausgeschaltet ist,
• der Motor elektrisch vom Regler getrennt wurde,
• eine Achse durch Schwerkraft bewegt wird,
• die Maschine den Motor mechanisch antreibt,
• eine andere gekoppelte Achse eine Bewegung verursacht,
• eine Last nachläuft oder absinkt.

An offenen Motoranschlüssen oder innerhalb des Antriebssystems können dadurch gefährliche Spannungen entstehen.

Siemens weist beispielsweise darauf hin, dass bei einem rotierenden Permanentmagnetmotor gefährliche Spannungen an Motorleitungen induziert werden können.

Vor Arbeiten müssen deshalb mögliche Bewegungen und Rückspeisungen verhindert beziehungsweise entsprechend der Hersteller- und Anlagendokumentation sicher beherrscht werden.

Das bloße Abschalten des Servoreglers verhindert nicht zwangsläufig eine durch externe Kräfte verursachte Bewegung oder Spannungserzeugung.

Für Linear- und Direktantriebe können zusätzlich starke magnetische Kräfte und besondere Montage-, Transport- und Handhabungsgefahren bestehen. Hierfür ist die konkrete Motorherstellerdokumentation maßgeblich.

11. Motorhaltebremsen und vertikale Achsen

Eine am Servomotor angebaute Bremse ist häufig als Haltebremse ausgeführt. Eine Haltebremse ist nicht automatisch eine Betriebsbremse, Notfallbremse, Sicherheitsbremse oder für den Personenschutz geeignete Bremse.

Ob und unter welchen Bedingungen eine Bremse zum dynamischen Abbremsen, für Notfälle oder als Bestandteil einer Sicherheitsfunktion verwendet werden darf, ergibt sich ausschließlich aus der Dokumentation und Sicherheitsbewertung der konkreten Bremse, des Motors und der Maschine.

Hersteller weisen darauf hin, dass Motorhaltebremsen häufig nicht für reguläre Betriebsbremsungen vorgesehen sind und allein insbesondere bei vertikalen Achsen keine ausreichende Personenschutzmaßnahme darstellen.

Die Bremse kann abhängig von System und Parametrierung automatisch geöffnet werden, beispielsweise durch:

• eine Achsfreigabe,
• einen Testbefehl,
• eine Diagnosefunktion,
• einen Handbetrieb,
• eine Bremsenlüftfunktion,
• eine externe Hilfsspannung,
• einen Steuerungs- oder Feldbusbefehl.

Bei falschen Ein- oder Ausschaltzeiten kann eine Achse gegen eine noch geschlossene Bremse arbeiten oder nach Abschalten des Motordrehmoments absinken. Eine manuelle oder softwareseitige Bremsenlüftung kann bei einer belasteten Achse zum unmittelbaren Absturz oder Absinken führen.

Vor Arbeiten an schwerkraftbelasteten oder vertikalen Achsen muss die Last unabhängig von einer nicht nachgewiesen sicheren Motorhaltebremse entsprechend dem Maschinen- und Sicherheitskonzept mechanisch oder durch dafür vorgesehene Einrichtungen gesichert sein.

Für jede Bremse müssen unter anderem geprüft werden:

• Bremsentyp und bestimmungsgemäße Verwendung,
• Haltemoment und Lastverhältnisse,
• Verschleißzustand,
• zulässige Schalthäufigkeit,
• Bremsenspannung und Stromversorgung,
• Öffnungs- und Schließzeiten,
• Ansteuerung und Überwachung,
• notwendige Bremsentests,
• Einbindung in das Sicherheitskonzept.

Diese Seite legt keine zulässige Bremsenanwendung und keine Prüfmethodik fest.

12. STO und weitere funktionale Sicherheitsfunktionen

Bezeichnungen wie STO, SS1, SS2, SOS, SLS, SBC oder SBT beschreiben mögliche Sicherheitsfunktionen eines Antriebssystems. Das Vorhandensein einer solchen Bezeichnung oder eines entsprechenden Anschlusses bestätigt nicht, dass die Funktion in der konkreten Maschine richtig projektiert, angeschlossen, parametriert oder validiert wurde.

Safe Torque Off beziehungsweise STO ist keine elektrische Netztrennung.

Auch bei aktivem STO können insbesondere an Netzanschlüssen, Zwischenkreis, Motorleitungen, Hilfsspannungen oder weiteren Systemkomponenten gefährliche Spannungen vorhanden sein.

STO führt außerdem nicht zwangsläufig zu einem aktiv geregelten Abbremsen. Ein Motor kann auslaufen oder durch Schwerkraft, eine Last oder andere mechanische Einwirkungen weiterbewegt werden. Siemens beschreibt STO ausdrücklich als Funktion, bei der der Antrieb nicht automatisch bremst.

Für schwerkraftbelastete Achsen kann deshalb neben der Drehmomentabschaltung eine geeignete mechanische Sicherung, Bremsenfunktion oder andere anlagenbezogene Maßnahme erforderlich sein.

Die Wirksamkeit einer Sicherheitsfunktion hängt unter anderem ab von:

• der vollständigen Risikobeurteilung,
• der korrekten Hardwareausführung,
• der richtigen Verdrahtung,
• der Safety-Parametrierung,
• geeigneten Gebern und Bremsen,
• der sicheren Kommunikation,
• der Reaktionszeit des Gesamtsystems,
• der Maschinenmechanik,
• der sachgerechten Validierung,
• regelmäßigen Funktions- und Wiederholungsprüfungen.

Eine Statusanzeige, ein Safety-Symbol oder die Meldung „STO aktiv“ ist für sich allein kein Nachweis, dass die Maschine insgesamt einen sicheren Zustand erreicht hat.

Nach Austausch, Reparatur, Firmwareänderung, Parameteränderung oder Änderung der Sicherheitskonfiguration muss beurteilt werden, welche erneute Prüfung und Validierung erforderlich ist.

Elektronische Antriebskomponenten sind nicht ausnahmslos fehlersicher. Der sichere Zustand der angeschlossenen Maschine muss durch das vollständige Sicherheitskonzept gewährleistet werden.

13. Mehrachssysteme, gekoppelte Achsen und gemeinsame Zwischenkreise

In Mehrachssystemen kann eine einzelne Achse nicht unabhängig vom restlichen System bewertet werden.

Mögliche Abhängigkeiten bestehen beispielsweise durch:

• gemeinsame Einspeisungen,
• gemeinsame Zwischenkreise,
• gemeinsame Bremsmodule,
• gemeinsame Sicherheitsmodule,
• übergeordnete Bewegungssteuerungen,
• Master-Slave- oder Gantry-Konfigurationen,
• mechanische Kopplungen,
• elektronische Kurvenscheiben,
• Synchronlauf,
• Roboter- oder Portalsteuerungen,
• gemeinsame Halte- oder Gewichtsausgleichssysteme.

Ein Fehler, Spannungsausfall oder Abschaltbefehl kann bei verschiedenen Achsen unterschiedliche Reaktionen auslösen. Einzelne Achsen können auslaufen, absinken oder durch andere Achsen mitbewegt werden.

Herstellerunterlagen weisen bei Mehrachssystemen darauf hin, dass bei Netzausfall unkontrollierte Bewegungen auftreten können und vertikale Achsen dabei besonders kritisch sind.

Das Abschalten einer Achse darf daher nicht ohne Prüfung des gesamten Maschinenverhaltens erfolgen.

Der sichere Zustand und das zulässige Verhalten bei Fehler, Not-Halt, Energieausfall oder Kommunikationsstörung müssen für die vollständige Maschine festgelegt und nachgewiesen werden.

14. Bremsenergie, Rückspeisung und heiße Oberflächen

Beim Abbremsen oder Absenken von Lasten kann ein Servomotor generatorisch arbeiten. Die dabei entstehende Energie kann abhängig vom System:

• in den Zwischenkreis zurückgespeist,
• zwischen Achsen ausgetauscht,
• über eine Rückspeiseeinheit ins Netz geführt,
• in einem Bremswiderstand in Wärme umgewandelt,
• in Kondensatormodulen gespeichert

werden.

Bremsmodule, Bremswiderstände, Kühlkörper und weitere Leistungskomponenten können während und nach dem Betrieb sehr hohe Temperaturen erreichen.

Die Auswahl, Dimensionierung, Montage, Kühlung, Absicherung und Überwachung dieser Komponenten muss anhand der konkreten Herstellerunterlagen und des realen Lastzyklus erfolgen.

Eine erfolgreiche kurze Probefahrt bestätigt nicht, dass Bremsenergie, thermische Belastung oder Rückspeiseleistung im Dauerbetrieb sicher beherrscht werden.

Hersteller warnen sowohl vor gefährlicher Zwischenkreisspannung als auch vor erheblich erhitzten Bremswiderständen.

Vor Berührung oder Arbeiten muss entsprechend der Herstellerdokumentation geprüft werden, dass keine gefährliche Spannung und keine gefährliche Oberflächentemperatur mehr besteht.

15. Isolations-, Hochspannungs- und Messprüfungen

Isolations-, Hochspannungs- oder Durchschlagsprüfungen können Servoregler, Geber, Motoren, Sicherheitsmodule und weitere elektronische Komponenten beschädigen oder gefährliche Zustände verursachen, wenn sie ohne Beachtung der gerätespezifischen Herstelleranweisungen durchgeführt werden.

Motor, Motorleitung, Geberleitung, Bremse und Servoregler dürfen nicht ungeprüft als angeschlossenes Gesamtsystem einer solchen Prüfung unterzogen werden.

Vor jeder Prüfung muss anhand der konkreten Herstellerdokumentation geklärt werden:

• welche Komponenten getrennt oder abgeklemmt werden müssen,
• welche Prüfverfahren zulässig sind,
• welche Prüfspannungen und Messmittel zulässig sind,
• welche Anschlüsse nicht geprüft werden dürfen,
• welche elektronischen Komponenten geschützt werden müssen,
• welche Folgeprüfungen erforderlich sind.

Diese Seite nennt bewusst keine Prüfspannung, keinen Grenzwert und kein Messverfahren.

Auch scheinbar spannungsfreie Geber-, Sensor- oder Steueranschlüsse können empfindliche Elektronik enthalten. Prüfgeräte und Messverfahren müssen für die konkrete Komponente geeignet sein.

Bei Arbeiten an Elektronikbaugruppen müssen zusätzlich die Herstellerhinweise zum Schutz vor elektrostatischer Entladung berücksichtigt werden.

16. Gebrauchte, instandgesetzte oder lange gelagerte Komponenten

Bei gebrauchten, instandgesetzten, veränderten oder lange gelagerten Servoreglern und Antriebskomponenten können zusätzliche Prüfungen und herstellerspezifische Maßnahmen erforderlich sein.

Zu berücksichtigen sind unter anderem:

• unbekannte oder frühere Parametrierungen,
• gespeicherte Motordaten,
• vorhandene Safety-Konfigurationen,
• gespeicherte Adressen und Kommunikationsdaten,
• unbekannte Firmwarestände,
• frühere Maschinenzuordnungen,
• veränderte Optionskarten,
• nicht dokumentierte Reparaturen oder Umbauten,
• gealterte Kondensatoren,
• Verschleiß an Lüftern, Relais, Steckern und Bremsen,
• Korrosion, Feuchtigkeit oder Verschmutzung,
• mechanische Beschädigungen,
• beschädigte oder unleserliche Typenschilder,
• fehlende Abdeckungen und Berührungsschutzteile.

Vor dem Einschalten kann abhängig von Hersteller, Baureihe, Lagerzeit und Lagerbedingungen eine besondere Vorgehensweise erforderlich sein. Dazu kann bei bestimmten Geräten beispielsweise eine herstellerseitig beschriebene Behandlung der Zwischenkreiskondensatoren gehören.

Es gibt keine auf alle Servoregler und Antriebssysteme übertragbare allgemeine Lagerfrist oder universelle Wiederinbetriebnahmeprozedur.

Ein gebrauchter Servoregler darf nicht allein deshalb als passend oder sicher angesehen werden, weil er mechanisch eingebaut werden kann oder dieselben Hauptanschlüsse besitzt.

Eine im Angebot angegebene Sichtprüfung ist keine:

• elektrische Sicherheitsprüfung,
• vollständige Funktionsprüfung,
• Prüfung der Safety-Funktionen,
• Parametrierungsprüfung,
• Kompatibilitätsprüfung,
• Prüfung der Bremsenansteuerung,
• Inbetriebnahmeprüfung,
• Freigabe für eine bestimmte Maschine.

Der im konkreten Angebot oder Vertrag genannte Zustand und Prüfumfang bleibt maßgeblich.

17. Austausch und Änderung bestehender Antriebssysteme

Beim Austausch einer Antriebskomponente muss geprüft werden, ob das Ersatzteil hinsichtlich aller relevanten Merkmale der ursprünglichen Ausführung entspricht und für die konkrete Maschine geeignet ist.

Dabei können neben der Grundtypbezeichnung insbesondere relevant sein:

• vollständiger Bestellcode,
• Hardwarestand,
• Firmwarestand,
• Leistungs- und Spannungsausführung,
• Options- und Safety-Variante,
• Kommunikationsschnittstelle,
• Geberauswertung,
• Bremsenansteuerung,
• Zulassungen,
• Speicher- und Lizenzkomponenten,
• herstellerseitige Freigaben und Einschränkungen.

Auch ein vermeintlich baugleiches Gerät kann sich in sicherheitsrelevanten Eigenschaften unterscheiden.

Nach Austausch oder Änderung muss durch die verantwortliche Fachperson beurteilt werden, welche erneute Parametrierung, Prüfung, Validierung, Dokumentation oder Abnahme erforderlich ist.

Bei Änderungen an Arbeitsmitteln ist nach der Betriebssicherheitsverordnung außerdem zu beurteilen, ob eine prüfpflichtige Änderung vorliegt und ob weitere Herstellerpflichten zu beachten sind.

Das bloße Wiederherstellen einer gespeicherten Konfiguration beweist nicht, dass die ausgetauschte Komponente richtig zugeordnet wurde und die Maschine wieder sicher betrieben werden kann.

18. Prüfung vor Freigabe und Inbetriebnahme

Vor der ersten Verwendung, nach einem Austausch, nach einer Reparatur sowie nach sicherheitsrelevanten Änderungen müssen Art und Umfang der notwendigen Prüfungen durch die dafür qualifizierten und beauftragten Personen festgelegt werden.

Dabei sind die Herstellerunterlagen, die Gefährdungsbeurteilung, das Sicherheitskonzept, die Maschinenmechanik und die vorgenommenen Änderungen zu berücksichtigen.

Abhängig vom System kann unter anderem zu klären und nachzuweisen sein:

• eindeutige Identität aller Komponenten,
• korrekte Systemtopologie,
• richtige Motor-, Geber- und Achszuordnung,
• richtige Leistungs-, Geber- und Bremsenleitungen,
• korrekte Erdung, Schirmung und Schutzmaßnahmen,
• richtige Parametrierung und Grenzwerte,
• zulässige Bewegungsrichtung,
• sichere Bremsenansteuerung,
• Beherrschung vertikaler und hängender Lasten,
• Wirksamkeit der Schutzeinrichtungen,
• Funktionsfähigkeit und Validierung der Sicherheitsfunktionen,
• Verhalten bei Energie-, Kommunikations- und Geberausfall,
• Verhalten bei Fehlerquittierung und Wiederanlauf,
• sicherer Zustand aller gekoppelten Achsen,
• erforderliche Dokumentation und Prüfnachweise.

Diese Aufzählung ist ausdrücklich nicht vollständig und keine universelle Inbetriebnahme-Checkliste.

Das Abarbeiten der genannten Punkte bestätigt für sich allein weder die Sicherheit noch die Betriebsbereitschaft einer konkreten Maschine.

Eine Achse darf erst freigegeben werden, wenn die verantwortlichen Personen alle für die konkrete Anwendung erforderlichen Prüfungen abgeschlossen, bewertet und dokumentiert haben.

19. Arbeiten sofort unterbrechen, wenn Unklarheiten bestehen

Keine weiteren Anschluss-, Parametrierungs-, Prüf- oder Inbetriebnahmearbeiten durchführen, wenn insbesondere einer der folgenden Punkte vorliegt:

• Eine Komponente kann nicht eindeutig identifiziert werden.
• Die vollständige Bestellnummer ist nicht lesbar.
• Die genau passende Herstellerdokumentation fehlt.
• Typenschild, Dokumentation und vorhandene Komponente stimmen nicht eindeutig überein.
• Hardware-, Firmware- oder Optionsstand ist ungeklärt.
• Motor-, Regler- oder Geberzuordnung ist nicht eindeutig.
• Pinbelegung oder Kabeltyp ist ungeklärt.
• Motorphasen und Geberrichtung sind nicht nachgewiesen zugeordnet.
• Die Kommutierung ist ungeklärt.
• Die Parametrierung stammt aus unbekannter Quelle.
• Die vorhandene Safety-Konfiguration kann nicht verifiziert werden.
• Bremsentyp, Bremsenansteuerung oder Haltemoment ist ungeklärt.
• Eine vertikale oder hängende Last ist nicht ausreichend gesichert.
• Die Zwischenkreis- oder Einspeisetopologie ist unbekannt.
• Die vorgeschriebene Entladezeit ist unbekannt.
• Die Spannungsfreiheit kann nicht sicher festgestellt werden.
• Es bestehen sichtbare Schäden, Korrosion, Feuchtigkeit oder Brandspuren.
• Nicht dokumentierte Umbauten oder Reparaturen sind erkennbar.
• Die Achse bewegt sich unerwartet oder in falscher Richtung.
• Ungewöhnliche Geräusche, Gerüche, Erwärmung oder Schwingungen treten auf.
• Das Verhalten weicht von der Herstellerdokumentation ab.
• Eine erforderliche Prüfung oder Validierung kann nicht fachgerecht durchgeführt werden.

In diesen Fällen muss das System gegen weitere Verwendung gesichert werden.

Die weitere Vorgehensweise ist durch den Hersteller, den Maschinenhersteller, einen geeigneten Fachbetrieb oder eine für das konkrete System ausreichend qualifizierte Fachperson zu klären.

20. Bedeutung dieser Seite für Angebote von REHA-Industriekomponenten

Diese Informationsseite ergänzt allgemeine Produktsicherheitsangaben. Sie ist keine Herstellerdokumentation und kein Bestandteil einer anlagenbezogenen Planung oder Sicherheitsbewertung.

Durch die Bereitstellung dieser Seite übernimmt REHA-Industriekomponenten e.K. insbesondere keine:

• Auswahl oder Dimensionierung eines Servoantriebs,
• Systemprojektierung,
• Prüfung der Eignung für eine bestimmte Maschine oder Anlage,
• Bestätigung der Kompatibilität verschiedener Komponenten,
• Festlegung von Klemmen- oder Pinbelegungen,
• Zuordnung von Regler, Motor, Geber, Bremse oder Leitung,
• Erstellung oder Prüfung von Parametersätzen,
• Firmware- oder Softwarefreigabe,
• Sicherheitsplanung,
• Risikobeurteilung,
• Prüfung oder Validierung von Sicherheitsfunktionen,
• Bremsenauslegung oder Bremsenfreigabe,
• elektrische Sicherheitsprüfung,
• Anschluss-, Inbetriebnahme- oder Verwendungsfreigabe.

Eine Auskunft zur Produktidentifikation, Verfügbarkeit oder zum Verkaufszustand ersetzt keine technische Planung, keine Kompatibilitätsprüfung und keine sicherheitsbezogene Freigabe.

Für Lieferumfang, Zustand, Prüfstatus und gegebenenfalls ausdrücklich zugesagte Funktionen gelten die Angaben im konkreten Angebot, im Vertrag und in den einbezogenen Geschäftsbedingungen.

Die Seite verändert oder beschränkt keine ausdrücklich im konkreten Vertrag übernommenen Verpflichtungen.

Gesetzlich zwingende Rechte, Pflichten und Haftungsregelungen bleiben unberührt.

21. Offizielle Quellen und weiterführende Grundlagen

Diese Seite fasst wiederkehrende allgemeine Sicherheitsgrundsätze zusammen. Für jede konkrete Arbeit bleiben die geräte-, motor-, anlagen- und sicherheitsspezifischen Herstellerunterlagen maßgeblich.

Arbeitsschutz und elektrische Sicherheit in Deutschland

• DGUV Vorschrift 3 – Elektrische Anlagen und Betriebsmittel
• Betriebssicherheitsverordnung – § 3 Gefährdungsbeurteilung
• Betriebssicherheitsverordnung – § 10 Instandhaltung und Änderung von Arbeitsmitteln
• Betriebssicherheitsverordnung – § 14 Prüfung von Arbeitsmitteln

Beispiele offizieller Herstellerinformationen

Die folgenden Herstellerinformationen dienen als Beispiele dafür, dass Gefahren, Entladezeiten, Bremseneigenschaften, Kommutierung, Parametrierung und Sicherheitsfunktionen geräte- und systemabhängig sind. Konkrete Angaben aus diesen Unterlagen dürfen nicht auf andere Geräte oder Anlagen übertragen werden.

• Beckhoff AX5000 – Sicherheit und Inbetriebnahme von Servoreglern.
• Beckhoff AX5000 – Inbetriebnahme fremder Motoren und Geberzuordnung.
• Beckhoff – Motorhaltebremsen und vertikale Achsen.
• Siemens SINAMICS – Sicherheitsfunktionen und permanentmagneterregte Motoren.
• Bosch Rexroth – bestimmungsgemäße Verwendung von Motorhaltebremsen.

22. Aktualität und Prüfung der Unterlagen

Hersteller können Dokumentationen, Firmwarestände, Sicherheitsinformationen, Produktfreigaben und zulässige Komponentenkombinationen ändern oder ergänzen.

Vor jeder Arbeit ist deshalb zu prüfen, ob für die vollständige Geräte-, Motor- und Anlagenkonfiguration neuere oder zusätzliche Herstellerinformationen vorliegen.

Das Datum dieser Seite bestätigt ausschließlich den redaktionellen Bearbeitungsstand dieser allgemeinen Übersicht. Es bestätigt nicht die Aktualität einer gerätespezifischen Herstellerdokumentation und stellt keine Prüfung eines konkreten Antriebssystems dar.

Maßgeblich bleiben immer die vollständige Systemidentifikation, die für jede konkrete Komponente gültigen Herstellerunterlagen, die Maschinen- und Sicherheitsdokumentation, die anlagenbezogene Gefährdungsbeurteilung sowie die am Einsatzort geltenden Vorschriften.