Anforderungen an den Elektrischen Anschluss des Moduls
Anforderungen an die Mechanische Ankopplung des Moduls
5 Sicherheitstechnische Kenngrößen des Motorfeedback-Systems
6 Diagnoseanforderung und Fehlererkennung
Tabelle der Fehlerannahmen für Motorfeedback-System
Anmerkungen zur Tabelle der Fehlerannahmen
Störungen der Analogen Gebersignale Sinus und Cosinus
Verlust der Mechanischen Kopplung Gebergehäuse oder Versatz der Mechanischen Kopplung während des Motorstillstands
Verlust der Mechanischen Kopplung Gebergehäuse / Motorgehäuse während des Motorlaufs
Sinus-/Cosinus-Signalstillstand Aufgrund Elektrischer Defekte oder durch Verlust der Mechanischen Kopplung Geberwelle / Motorwelle während des Motorlaufs
Lösung der Maßverkörperung (Codescheibe)
Oszillationen eines oder Mehrer Ausgänge
Austausch der Ausgangssignale Sin/Cos
Überwachung der vom Auswertegerät Ausgegebenen Geber-Versorgungspannung
Betrieb des Gebersystems Außerhalb Zulässiger Temperaturbereiche
Betrieb unter Erhöhter Schockbelastung (Bremsung)
7 Zusätzliche Maßnahmen zur Fehlererkennung (Empfehlung)
8 Gestaltungsbeispiel: Blockschaltbild eines Zweikanaligen Systems
9 Glossar
10 Anhang
Zertifikat Elektrische Miniatur-Schwenkeinheit ERD mit Eingebauten Sicherheitsdrehgeber
Superior clamping and gripping pneumatic swiveling unit (2 pages)
Summary of Contents for SCHUNK ERD 04
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Montage- und Betriebsanleitung Assembly and Operating Manual...
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Top Performance in the Team Bei Greifsystemen und Spanntechnik ist SCHUNK weltweit SCHUNK is the world’s No. 1 for gripping systems and die Nr. 1 – vom kleinsten Parallelgreifer bis zum größten clamping technology – from the smallest parallel gripper Spannbackenprogramm.
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Sicherheitshandbuch ERD - Elektrische Miniatur-Schwenkeinheit Anforderungen zur Auswertung von einem sicheren Modul mit HIPERFACE® - Motor-Feedbacksystemen in Verbindung mit Umrichtern für sichere elektrische Servo-Antriebssysteme Safety manual ERD - electrical miniature parallel gripper swivel unit Requirements for Evaluating a Safe Module with HIPERFACE® Motor Feedback Systems in Combination with Inverters for Safe Electrical Servo Drive Systems...
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Sicherheitshandbuch ERD - Elektrische Miniatur-Schwenkeinheit Anforderungen zur Auswertung von einem sicheren Modul mit HIPERFACE® - Motor-Feedbacksystemen in Verbindung mit Umrichtern für sichere elektrische Servo-Antriebssysteme...
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Impressum Impressum Urheberrecht: Diese Anleitung ist urheberrechtlich geschützt. Urheber ist die SCHUNK GmbH & Co. KG. Alle Rechte vorbehalten. Insbesondere ist jegliche – auch auszugsweise – Vervielfältigung, Bearbeitung, Verbreitung (Zugänglichmachung gegenüber Dritten), Übersetzung oder sonstige Verwendung verboten und bedarf unserer vorherigen schriftlichen Genehmigung.
Zu dieser Anleitung 1 Zu dieser Anleitung Diese Anleitung enthält wichtige Informationen für einen sicheren und sachgerechten Gebrauch des Produkts. Die Anleitung ist integraler Bestandteil des Produkts und muss für das Personal jederzeit zugänglich aufbewahrt werden. Vor dem Beginn aller Arbeiten muss das Personal diese Anleitung gelesen und verstanden haben.
Zu dieser Anleitung 1.2 Mitgeltende Unterlagen • Allgemeine Geschäftsbedingungen • Betriebsanleitung ERD • Inbetriebnahmeanleitung ERD • Technische Daten der Miniatur-Schwenkeinheiten ERD 04/08/12 gemäß Motordatenblatt und Programmübersicht • Dokumentation zum eingesetzten Antriebsregler • Montagevorschrift für die Anlage in der die Miniatur- Schwenkeinheit zum Einsatz kommen soll •...
Generelles 2 Generelles Allgemeine Darstellung eines Servo-Regelkreises Das Modul mit der Schnittstelle HIPERFACE® , ist aufgrund seiner Ausführung zum dynamischen und präzisen Betrieb von Servo- Regelkreisen prädestiniert. Das Gesamtsystem, bestehend aus Modul, Auswertesystem und Servo-Umrichter, bildet einen Regelkreis (siehe Abb.1). Aus den Gebersignalen werden Ist-Werte für Kommutierung, Drehzahl, Drehrichtung und Lage abgeleitet.
Generelles Informationskanäle Funktionskanal Funktion Übertragungsge- schwindigkeit Prozessdatenkanal Ausgabe von analogen Sinus-/Cosinus-Zyklen Echtzeit zur richtungsorientierten Positionsauswertung durch Interpolation und Zähler Parameterkanal RS485-Schnittstelle zur Abfrage und Je nach Anforderung Übermittlung von absoluten Positionsdaten einige Millisekunden und anderen Daten durch das Auswertesystem 2.1 Sicherheitsrelevante Nutzung der Funktionskanäle Aufgrund der relativ hohen Übertragungszeit des Parameterkanals ist anzunehmen, dass die auf diesen Daten resultierende Fehlererkennungszeit höher ist als die tolerierbare Reaktionszeit.
Generelles 2.3 Bestimmungsgemäße Verwendung Das Produkt dient ausschließlich dazu, rotative Bewegungen oder Kräfte, mit einem direkt angetriebenen Antriebsmodul zu übertragen. Die integrierte Drehdurchführung dient ausschließlich zur Übertragung von pneumatischer und elektrischer Energie. • Das Produkt darf ausschließlich im Rahmen seiner angegebenen technischen Daten, Maßen sowie vorgeschriebenen Maßbildern und Betriebsbedingungen verwendet werden.
Generelles 2.5 Sicherheitsrelevante Aufgabe des Auswertesystems Es ist alleinige Aufgabe des Auswertesystems, Störungen, von denen eine Gefährdung ausgehen kann, entsprechend der Normenanforderungen zu erkennen. Das Modul ist nicht in der Lage, aufgrund von geberinternen Diagnosen eigeninitiativ Aktionen auszulösen. WARNUNG Es wird vorausgesetzt, dass der angeschlossene Servo-Umrichter über normenkonforme Maßnahmen zur Erreichung eines sicheren Zustands verfügt.
Sicherheitsrelevante Umsetzung 3 Sicherheitsrelevante Umsetzung Bei Einhaltung der Vorgaben dieses Sicherheitshandbuchs ist eine sicherheitsgerichtete Funktionskette geeignet, in Anwendung der Klassifizierung SIL 2 gem. EN 62061 und IEC 61508 sowie PL d gem. EN ISO 13849-1 eingesetzt zu werden. Ziel ist es, sicherheitsgerichtete Funktionen in Bezug auf Drehzahl, Drehrichtung und Stillstand sicher zu erfassen.
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Sicherheitsrelevante Umsetzung HINWEIS Es wird davon ausgegangen, dass die erforderlichen Bewegungsgrößen, Vergleiche mit Limitierungen und Zeiten im Auswertegerät normenkonform sicher erfasst und verarbeitet werden. Nicht bezogene, sicherheitsgerichtete Betriebsarten sind Betriebsarten, die im Zusammenhang mit absoluter Lage oder absoluter Position stehen. 02.00 | ERD | Sicherheitshandbuch | de | GAS372884...
Anforderungen und Systemvoraussetzungen 4 Anforderungen und Systemvoraussetzungen 4.1 Anforderungen an den Anwender Der hier wiedergegebene Überblick über relevante Normen und deren Anwendung soll lediglich als Leitfaden gelten. Die Konstruktion von Maschinen oder Maschinensteuerungen erfordert ein detailliertes Verständnis der technischen Details und der relevanten Normen.
Anforderungen und Systemvoraussetzungen 4.2 Anforderung an das Reglersystem Reglersystem Anforderung Ermittlung der Rotorlage Basierend auf den Sinus-/Cosinus-Zyklen des Gebersystems in Verbindung mit dem digitalen Absolutwert beim Systemstart Wirkungsprinzip der Kommutierung Elektronische, direkte Kopplung der Pollagenstellung mit der Stromvektorvorgabe für das dreiphasige Drehfeld. Es wird davon ausgegangen, dass ein Stillstand der Kommutierung zum Stillstand des Motors führt Ermittlung der Drehzahl...
Sicherheitstechnische Kenngrößen des Motorfeedback-Systems 5 Sicherheitstechnische Kenngrößen des Motorfeedback-Systems Weitere technische Daten siehe Montage- und Betriebsanleitung des Produkts. Sicherheits-Integritätslevel SIL 2 (IEC 61508) SILCL2 (EN 62061) Pl d (EN ISO 13849) Kategorie 3 (EN ISO 13849) Testrate Nicht erforderlich Maximale Anforderungsrate Kontinuierlich (Analogsignale) : Wahrscheinlichkeit eines gefahrbringenden Ausfalls pro...
Diagnoseanforderung und Fehlererkennung 6 Diagnoseanforderung und Fehlererkennung 6.1 Tabelle der Fehlerannahmen für Motorfeedback-System Die Norm IEC 61800-5-2 beschreibt in Tabelle D.16 Fehlerannahmen zum Einsatz von motion and position feedback sensors. Die Vorgaben dieser Norm und weitere Fehlerannahmen, sowie deren Erkennung- und Beherrschungsmöglichkeiten sind in folgender Tabelle dargestellt: Fehlerannahme Fehlererkennung /...
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Diagnoseanforderung und Fehlererkennung Fehlerannahme Fehlererkennung / Fehlerbeherrschung Siehe Kapitel Verlust der Maßverkörperung Störungen der analogen Gebersignale Sinus und Cosinus 19] Lösung der Maßverkörperung (Codescheibe) 23] Ausfall der Sendediode im Geber Störungen der analogen Gebersignale Sinus und Cosinus 19] Statische Ausgangssignale eines oder mehrerer Ausgänge Störungen der analogen innerhalb der Versorgungsspannung Gebersignale Sinus und...
Diagnoseanforderung und Fehlererkennung 6.2 Anmerkungen zur Tabelle der Fehlerannahmen 6.2.1 Störungen der analogen Gebersignale Sinus und Cosinus Erkennung aller unzulässigen Pegelveränderungen in der Relation Ziel: von Sinus und Cosinus. Beispiel: Durch Bildung der Größe k durch folgende mathematische Beziehung k² = k1² * sin² + k2² * cos² oder anderer geeigneter mathematischer Verfahren ist es möglich, den Gleichspannungspegel, der den Signalen Sinus/Cosinus gemeinsam zugrunde liegt, zu erfassen.
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Diagnoseanforderung und Fehlererkennung Schaltungsmodell zur Lissajous-Darstellung Ermittlung des Diagnosedeckungsgrades Prüfung der Grenzwerte des Signals k Siehe Anmerkung Aus dem sich nach differenzieller Auswertung ergebenden innerhalb eines maximalen Flächenverhältnis Spannungsbereichs von 0,5 bis 4,5V. resultierender Die Mitte des Spannungsbereichs (2,5V) Diagnosedeckungsgrad entspricht hierbei dem Wert k = 0 (DC) Beispiel: minimaler Grenzwert für k...
Diagnoseanforderung und Fehlererkennung Anmerkung: Die angegebenen Werte ergeben sich aus einer angesetzten Spannungstoleranz von nominal 0,5V zu -50% und +50%. Durch Ausweitung der nominalen Spannungstoleranz der SIN/COS- Signale (-20% und +10%) entstehen somit praxisgerechte Werte. Korrelationen mit den der Toleranzen der Signale REFSIN und REFCOS sind nicht berücksichtigt, da sich diese aufgrund der Art der Signalgenerierung im Geber bei der gezeigten Differenzverstärkung (siehe Bild "Schaltungsmodell zur Lissajous-...
Diagnoseanforderung und Fehlererkennung 6.2.3 Verlust der mechanischen Kopplung Gebergehäuse / Motorgehäuse während des Motorlaufs Die folgende Betrachtung geht davon aus, dass die fehlende Kopplung von Gebergehäuse und Motorgehäuse einen Positionsversatz erzeugt, da das Gebergehäuse selbst indirekt durch die Anschlusskabel mit dem Motorgehäuse mechanisch verbunden bleibt.
Diagnoseanforderung und Fehlererkennung 6.2.5 Lösung der Maßverkörperung (Codescheibe) Fehlererkennung Das Lösen der Maßverkörperung kann folgende Situationen herbeiführen: • Durch den Verlust der Abblendung des Senders kommt es zu einem maximalen Signalpegel in beiden Kanälen. Dies kann gemäß Störungen der analogen Gebersignale Sinus und Cosinus 19] erkannt werden.
Diagnoseanforderung und Fehlererkennung 6.2.8 Überwachung der vom Auswertegerät ausgegebenen Geber- Versorgungspannung Fehlererkennung Unzulässige Spannungspegel der Geber-Versorgungsspannung werden durch Maßnahmen gem. Störungen der analogen Gebersignale Sinus und Cosinus 19] erkannt; insbesondere hilft die dort aufgeführte Untergrenze für die Vektorlänge, auf Unterspannung zu überwachen. Zur Eingrenzung von Fehlern gemeinsamer Ursache und zur Fehlerfrüherkennung ist die Versorgungsspannung des Gebers auf Einhaltung der im Produktmanual gegebenen Grenzwerte zu...
Gebersystem auftreten, die durch die in diesem Handbuch aufgeführten Maßnahmen entdeckt werden können. Insbesondere zur Bewertung von geberinternen Vorschädigungen kann es dazu nötig sein, die Systemtests in Kooperation mit SCHUNK durchzuführen. 02.00 | ERD | Sicherheitshandbuch | de | GAS372884...
Zusätzliche Maßnahmen zur Fehlererkennung (Empfehlung) 7 Zusätzliche Maßnahmen zur Fehlererkennung (Empfehlung) Die Verfügbarkeit einer Anlagenfunktion kann durch Nutzung der HIPERFACE®-Prozessdatenschnittstelle weiter gesteigert werden. Die im Folgenden beschriebenen Maßnahmen sind aufgrund ihrer relativ langsamen Reaktionszeiten nicht Bestandteil der normativen Sicherheitsbetrachtung, eröffnen jedoch einige Möglichkeiten zur Früherkennung von Problemzuständen.
Gestaltungsbeispiel: Blockschaltbild eines zweikanaligen Systems 8 Gestaltungsbeispiel: Blockschaltbild eines zweikanaligen Systems HINWEIS Das folgende Gestaltungsbeispiel stellt nur eine mögliche Gestaltungsvariante dar. Andere Ausführungsvarianten sind möglich. Die Nutzung des dargestellten Beispiels erfolgt in alleiniger Verantwortung des Anwenders dieses Sicherheitshandbuchs. Dies betrifft insbesondere die Einhaltung der sicherheitstechnischen Anforderungen.
Glossar 9 Glossar Diagnostic Coverage Electromagnetic compatibility Hardware Fault Tolerance Category (to EN 954) / Designated Architecture (to EN ISO 13849) Probability of dangerous Failure on Demand Probability of dangerous Failures per Hour Performance Level Safe Acceleration Range Safe Direction Safety Integrity Level Safely Limited Acceleration Safely Limited Speed...
Anhang 10.1 Zertifikat Elektrische Miniatur-Schwenkeinheit ERD mit eingebauten Sicherheitsdrehgeber 02.00 | ERD | Sicherheitshandbuch | de | GAS372884...
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Safety manual ERD - electrical miniature parallel gripper swivel unit Requirements for Evaluating a Safe Module with HIPERFACE® Motor Feedback Systems in Combination with Inverters for Safe Electrical Servo Drive Systems...
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Imprint Copyright: This manual is protected by copyright. The author is SCHUNK GmbH & Co. KG. All rights reserved. Any reproduction, processing, distribution (making available to third parties), translation or other usage - even excerpts - of the manual is especially prohibited and requires our written approval.
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Table of contents Table of contents About this manual .................... 34 Presentation of Warning Labels ................. 34 Applicable documents .................. 35 General........................ 36 Safety-Relevant Use of the Function Channels .......... 37 Range of Application .................. 37 Intended use....................... 38 Safety-Oriented Function Chain ................. 38 Safety Function of the Evaluation System ............
About this manual 1 About this manual This manual contains important information for a safe and appropriate use of the product. This manual is an integral part of the product and must be kept accessible for the personnel at all times. Before starting work, the personnel must have read and understood this operating manual.
• General terms of business • Operating manual for ERD • Start-up manual for ERD • Technical data for ERD 04/08/12 mini swivel units according to motor data sheet and program overview • Documentation for the used drive regulator • Assembly instructions for the system in which the mini swivel unit shall be used •...
General 2 General General Illustration of a Servo Control Circuit The module with the HIPERFACE® interface is designed for dynamic, precise operation of servo control circuits. The entire system, which comprises the module, evaluation system and servo inverters, forms a control circuit (see Fig. 1). The transducer signals are used to derive actual values for commutation, rotary speed, direction of rotation and position.
General 2.1 Safety-Relevant Use of the Function Channels Due to the relatively long transmission time of the parameter channel, it must be assumed that the error detection time resulting from this data is longer than the tolerable response time. As such, the standard and safety-oriented observation of the system is based solely on the process data channel.
General 2.3 Intended use The product is designed exclusively to transmit rotating movements or forces by means of a directly driven drive module. The integrated rotary feed-through serves exclusively to transmit pneumatic and electric energy. • The product may only be used within the scope of its specified technical data, dimensions, prescribed dimension drawings and operating conditions.
Safety-Related Implementation 3 Safety-Related Implementation If the specifications in this safety operating manual are observed, a safety-oriented function chain is suitable for use in accordance with the classification SIL 2 as per EN 62061 and IEC 61508, and PL d as per EN ISO 13849-1. The aim is to measure safety functions with regard to rotary speed, direction of rotation and shutdown.
Requirements and System Requirements 4 Requirements and System Requirements 4.1 Requirements for the User The overview of the relevant standards and their application provided here is intended solely as a guideline. The engineering design of machines and machine control systems requires an in- depth understanding of the technical details and relevant standards.
Applicable documents 35] • Operating manual for ERD • Technical data for ERD 04/08/12 miniature rotary actuators given on motor data sheet and program overview • Assembly instructions for the automated system in which the miniature rotary actuator is to be used •...
Characteristic Safety Values for the Motor Feedback System 5 Characteristic Safety Values for the Motor Feedback System Please refer to the product's Assembly and Operating Manual for more technical information. Safety Integrity Level SIL 2 (IEC 61508) SILCL2 (EN 62061) Pl d (EN ISO 13849) Category 3 (EN ISO 13849)
Diagnostic Requirement and Error Detection 6 Diagnostic Requirement and Error Detection 6.1 Table of Error Presumptions for Motor Feedback Systems The standard IEC 61800-5-2 describes error presumptions for the use of motion and position feedback sensors in Table D.16. The specifications of this standard and other error presumptions are presented in the following table together with their options for detection and resolution:...
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Diagnostic Requirement and Error Detection Error Presumption For Error Detection/ Resolution See Chapter Loss of material measure Malfunctions in the analog sine and cosine transducer signals 45] Detachment of Material Measure (Code Disc) 49] Transmission diode failed in transducer Malfunctions in the analog sine and cosine transducer signals 45]...
Diagnostic Requirement and Error Detection 6.2 Notes on the Error Presumption Table 6.2.1 Malfunctions in the analog sine and cosine transducer signals To detect all impermissible level changes the sine/cosine Aim: relationship. Example: By finding the value k using the following mathematical equation k²...
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Diagnostic Requirement and Error Detection Calculation of the Diagnostic Coverage Testing the exact limits of signal k See note Diagnostic coverage following differential evaluation within a (DC) resulting from the maximum voltage range of 0.5 to 4.5 V. calculated area ratio The middle of the voltage range (2.5 V) corresponds to the value k = 0 Example: minimum exact limit for k...
Diagnostic Requirement and Error Detection 6.2.2 Loss of Mechanical Connection Between Transducer Housing or Offset of The Mechanical Connection While the Motor is Shut Down The following observation is based on the assumption that the missing connection between the transducer housing and the motor housing causes an offset of the position, as the transducer housing itself remains indirectly mechanically connected to the motor housing via the connection cable.
Diagnostic Requirement and Error Detection 6.2.3 Loss of Mechanical Connection Between Transducer Housing and Motor Housing While the Motor is Running The following observation is based on the assumption that the missing connection between the transducer housing and the motor housing causes an offset of the position, as the transducer housing itself remains indirectly mechanically connected to the motor housing via the connection cable.
Diagnostic Requirement and Error Detection 6.2.5 Detachment of Material Measure (Code Disc) Error Detection The following situations can occur if the material measure comes loose: • The loss of the dimmer on the transmitter leads to maximum signal level in both channels. This is indicated by Malfunctions in the analog sine and cosine transducer signals 45].
Diagnostic Requirement and Error Detection 6.2.8 Monitoring the Transducer Supply Voltage Output by the Evaluation Device Error Detection Impermissible voltage levels in the transducer supply voltage are detected using the measures detailed in Malfunctions in the analog sine and cosine transducer signals 45];...
In order to do this, it may be necessary to enlist SCHUNK'S collaboration in the system tests – especially when assessing preliminary internal damage to the transducer.
Additional Error Detection Measures (Recommended) 7 Additional Error Detection Measures (Recommended) The availability of a system function can be increased further using the HIPERFACE® process data interface. Due to their relatively slow response times, the measures described below do not constitute part of the standardized safety considerations;...
Example of How to Design a Block Diagram for a Two-Channel System 8 Example of How to Design a Block Diagram for a Two-Channel System NOTE The following example is intended solely as a suggestion for one potential design variant. Other design variants can also be used. The user of this safety operating manual takes full responsibility for the use of this example.
Glossary 9 Glossary Diagnostic Coverage Electromagnetic compatibility Hardware Fault Tolerance Category (to EN 954 )/ Designated Architecture (to EN ISO 13849) Probability of dangerous Failure on Demand Probability of dangerous Failures per Hour Performance Level Safe Acceleration Range Safe Direction Safety Integrity Level Safely Limited Acceleration Safely Limited Speed...
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Jens Lehmann, deutsche Torwartlegende, seit 2012 SCHUNK- Markenbotschafter für sicheres, präzises Greifen und Halten. Folgen Sie uns | Follow us Jens Lehmann, German goalkeeper legend, SCHUNK brand ambassador since 2012 for safe, precise gripping and holding. schunk.com/lehmann...
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Questions and answers