Whitepaper
Safety

1. Riepilogo generale

Oggi le funzioni di sicurezza sono parte integrante dei moderni sistemi di azionamento. Le architetture di sicurezza convenzionali con unità di comando esterna sono spesso considerate poco flessibili e complesse da integrare. Con il modulo di sicurezza SX6, le funzioni di sicurezza rilevanti possono essere integrate direttamente negli azionamenti SC6 e SI6 di 6ª generazione – senza componenti di controllo separati, come ad esempio i sensori di numero di giri. Ciò riduce il lavoro di cablaggio, consente tempi di reazione più brevi e distanze di protezione ridotte, garantendo al contempo un’elevata disponibilità dell’impianto.

Questo white paper spiega come l’SX6 implementa funzioni di sicurezza con certificazioni di sicurezza (SIL 3, PL e, categoria 4).

2. Introduzione La sicurezza come parte integrante della moderna tecnica di trasmissione

Nuovi standard come la norma DIN EN ISO 13849-1 e la norma EN 61800-5-2 pongono requisiti elevati per la sicurezza funzionale di macchine e impianti moderni. Allo stesso tempo, aumenta l’esigenza di flessibilità e disponibilità: oggi le funzioni di sicurezza devono poter essere integrate perfettamente in processi produttivi altamente dinamici.

La sfida principale è l’armonizzazione di efficienza, adattabilità e sicurezza, senza compromettere la produttività. Pertanto, soluzioni di sicurezza a tutto tondo di facile integrazione che garantiscano tempi di inattività minimi e massima sicurezza di esercizio sono essenziali, anche per applicazioni multiasse complesse.

È qui che entra in gioco STOBER con l’SX6: un modulo di sicurezza integrato direttamente negli azionamenti SC6 (stand-alone) e SI6 (tecnica di collegamento con modulo di alimentazione centrale). La funzionalità di sicurezza diventa così parte integrante dell’architettura dell’azionamento, rendendo superflui ulteriori meccanismi di controllo esterni.

3. Presentazione del modulo di sicurezza SX6: sviluppato per azionamenti di 6ª generazione

L’SX6 amplia gli azionamenti di 6ª generazione – SC6, SI6 e, da fine 2025, SB6 – con numerose funzioni di sicurezza certificate fino a SIL 3, PL e (categoria 4). STOBER ha sviluppato questo modulo in collaborazione con Pilz GmbH & Co. KG prestando particolare attenzione all’elevata idoneità pratica. Per incrementare la produttività e la disponibilità delle macchine, STOBER ha ampliato i meccanismi di controllo delle funzioni di sicurezza in modo che vadano oltre i requisiti di base previsti dalle norme. Con il controllo del valore limite basato sulla posizione e l’eliminazione predittiva di segnali interferenti, i valori limite possono essere raggiunti con precisione con un rapporto segnale/rumore minimo. Con la sua struttura uniforme a due canali, l’SX6 controlla i componenti di sicurezza ad ogni attivazione dispositivo, dopo ogni esecuzione di Safe Torque Off (STO) e durante il funzionamento. In questo modo non sono più necessari controlli ciclici delle funzioni di sicurezza con obbligo di documentazione da parte del cliente finale.

Inoltre, STOBER ha ottimizzato i percorsi di spegnimento della funzione di arresto STO e Safe Stop 1 (SS1) che, con una durata rispettivamente di soli cinque e sei millisecondi, sono nettamente più veloci. Questi bassi tempi di reazione worst case, le distanze di sicurezza ridotte al minimo e, soprattutto, l’elevata velocità di ripristino, riducono in modo significativo i tempi di inattività e quindi i tempi di guasto dell’impianto.

L’SX6 viene azionato tramite EtherCAT con l’ausilio del protocollo sicuro Fail Safe over EtherCAT, FsoE. Utilizzando l’infrastruttura EtherCAT esistente, si riduce in modo significativo il lavoro di cablaggio. La comunicazione sicura si basa su un principio Black Channel e ha luogo insieme alla comunicazione funzionale EtherCAT, tramite la stessa connessione. Inoltre, gli azionamenti delle serie SC6 e SI6 hanno superato con successo i test di conformità EtherCAT e FSoE. In particolare, un controllo dell’interfaccia di comunicazione garantisce la funzionalità affidabile e indipendente dal produttore della trasmissione dati orientata alla sicurezza.

Funzioni di sicurezza (secondo EN 61800-5-2)

L’SX6 consente le classiche funzioni di arresto STO, SS1 e Safe Stop 2 (SS2). Negli azionamenti multiasse la funzione di sicurezza STO può essere attivata singolarmente per ciascun asse. Inoltre, le funzioni Safely-Limited Speed (SLS) e Safe Speed Range (SSR) controllano che la trasmissione non superi i valori limite della velocità impostati. Safe Direction (SDI) controlla la direzione di movimento impostata, Safely-Limited Increment (SLI) limita in modo affidabile il passo del movimento dell’asse. La funzione Safe Operating Stop (SOS) è responsabile dell’arresto sicuro mentre la coppia rimane attiva.

• 
  STO – Safe Torque Off
  Disattivazione sicura della coppia: al motore non viene fornita alcuna energia che potrebbe provocare una rotazione (o un movimento nel caso di un motore lineare). Il sistema di azionamento elettrico PDS(SR) non fornisce al motore l’energia che potrebbe generare una coppia (o una forza nel caso di un motore lineare).
• 
  SS1 – Safe Stop 1
  Arresto sicuro con frenata controllata: la funzione di sicurezza SS1 consente di arrestare il motore in modo controllato. Successivamente viene eseguita la funzione di sicurezza STO e il motore viene commutato in modo da non generare coppia/forza.
• 
  SS2 – Safe Stop 2
  Arresto sicuro con mantenimento della coppia. La funzione di sicurezza SS2 consente di arrestare il motore in modo controllato. Successivamente viene controllato che il motore si arresti in modo sicuro (SOS) – ad esempio per la funzione di arresto di assi verticali.
• 
  SOS – Safe Operating Stop
  Arresto sicuro del funzionamento: la funzione di sicurezza SOS impedisce al motore di deviare dalla posizione di arresto di un valore superiore a quello specificato. Il sistema di azionamento elettrico PDS(SR) fornisce al motore l’energia necessaria per resistere alle forze esterne.
• 
  SLS – Safely Limited Speed
  Velocità limitata in modo sicuro: la funzione di sicurezza SLS impedisce al motore di superare i limiti di velocità definiti.
• 
  SSR – Safe Speed Range
  Campo di velocità sicuro: la funzione di sicurezza SSR mantiene la velocità del motore entro valori limite definiti.
• 
  SDI – Safe Direction
  Direzione di movimento sicura: la funzione di sicurezza SDI impedisce all’albero rotore di muoversi in una direzione non prevista.
• 
  SLI – Safely-Limited Increment
  Passo limitato in modo sicuro: la funzione di sicurezza SLI impedisce all’albero rotore di superare il limite specificato di un passo della posizione.

STOBER integra le funzioni di sicurezza con meccanismi predittivi:

• Controllo del valore limite basato sulla posizione
• Eliminazione dei segnali interferenti per un cambio di stato preciso
• Autotest a ogni avvio del dispositivo, dopo la funzione STO e durante il funzionamento
• Funzioni di controllo
• Livello di fallback SS1! Un arresto controllato è più intelligente di uno spegnimento – e più veloce
• Gestione sicura dei dispositivi di frenatura

In questo modo si riducono sia il lavoro di manutenzione, sia i test da parte del cliente finale con obbligo di documentazione.

4. Vantaggi dell’SX6 nell’uso industriale:

interfacce adatte a tutti i produttori, semplice piano di assistenza

Per il funzionamento del modulo di sicurezza non sono necessari motori, encoder, cavi, sensori di arresto o sensori di numero di giri particolari. Il progettista può continuare a usare le configurazioni della trasmissione esistenti o passare ai componenti impiegati nell’applicazione. Di norma, questo riduce i costi del sistema. In caso di assistenza, un piano di sicurezza esistente può essere trasferito ad altri azionamenti in modo rapido e semplice utilizzando una scheda SD come memoria dati, senza che siano necessari conoscenze particolari o strumenti software.

5. Nuovo regolamento sulle macchine: maggiore responsabilità per la sicurezza funzionale

A partire dal 20 gennaio 2027, il nuovo regolamento europeo sulle macchine (UE) 2023/1230 sostituirà la precedente Direttiva Macchine 2006/42/CE, apportando modifiche di vasta portata. Oltre ad avere validità in tutti gli Stati membri, il regolamento amplierà in modo significativo il campo di applicazione: in futuro requisiti vincolanti si applicheranno anche a componenti digitali come software rilevanti per la sicurezza, unità di comando supportate dall’intelligenza artificiale e sistemi in rete. I costruttori di macchine avranno quindi la responsabilità di gestire i rischi non solo dal punto di vista meccanico, ma sempre più spesso anche da quello funzionale e digitale.

Per la tecnica di trasmissione, ciò significa che la sicurezza dovrà essere profondamente integrata nei sistemi e garantita per l’intero ciclo di vita. Moduli moderni come l’SX6 danno un contributo decisivo in questo senso. Permettono di monitorare con precisione i movimenti, di portare le macchine in condizioni di sicurezza in modo mirato e, allo stesso tempo, di reagire in modo flessibile a esigenze in continuo cambiamento, ad esempio in impianti di produzione modulari o in caso di interventi manuali durante il funzionamento.

6. Scenari applicativi tipici

Le funzioni dell’SX6 sono adatte ad applicazioni ad alta dinamica e tempi di ciclo brevi in vari settori industriali:

• Robotica e sistemi di movimentazione:
  Bloccaggio preciso degli assi anche con dinamiche di movimento elevate.
• Macchine di imballaggio:
  Cambio formato affidabile senza reset ad alte velocità di ciclo.
• Macchine utensili:
  Elevata sicurezza dei processi grazie a brevi tempi di reazione e a distanze di sicurezza ridotte.
• Lavorazione della plastica:
  Protezione efficiente di macchine multiasse grazie a tempi di reazione brevi.

Possibili applicazioni speciali – tecnica di trasporto: arresto controllato e ripristino sicuro – anche nel trasporto passeggeri

7. Funzioni di sicurezza – implementazione nella pratica

I clienti STOBER le cui macchine sono già dotate della convenzionale tecnica di sicurezza stanno attualmente testando intensamente l’SX6 con tecnica di sicurezza avanzata: nello specifico il controllo affidabile dei movimenti e l’arresto mirato della trasmissione in tutti i settori. L’attenzione è rivolta non solo alla conformità alle norme applicabili, ma anche al tempestivo adeguamento all’imminente regolamento sulle macchine dell’UE.

Controllo della velocità per il trasporto di persone con veicoli a guida autonoma

I veicoli a guida autonoma (AGV) sono sempre più utilizzati anche in applicazioni che prevedono il trasporto di persone, ad esempio nei parchi di divertimento. In questi scenari si applicano requisiti di sicurezza funzionale particolarmente elevati. Il monitoraggio della velocità svolge un ruolo cruciale per la prevenzione efficace dei pericoli causati da movimenti incontrollati o collisioni.

La funzione di sicurezza SLS garantisce che le velocità massime definite non vengano superate. Se necessario, viene attivata automaticamente una reazione come una frenata con successivo arresto sicuro. Inoltre, la funzione SSR-M (Safe Speed Range – Monitoring) controlla il movimento dell’AGV in un intervallo di velocità predefinito. Al di fuori di questo intervallo, viene generata un’avvertenza ancor prima che la situazione diventi pericolosa.

Messa in funzione sicura e controllata

Procedure precise e sicure sono essenziali per la messa in funzione di macchine di grandi dimensioni, ad esempio nella lavorazione della pietra. Un produttore di seghe a ponte per lastre di pietra di grande formato utilizza diversi gruppi di trasmissione per realizzare sequenze di movimento come la traslazione, la rotazione, il sollevamento o l’abbassamento. La complessa messa in funzione di queste macchine da parte dei clienti finali è resa più semplice dalla funzione di sicurezza SLS integrata nell’SX6, che consente una riduzione mirata della velocità durante l’impostazione e la configurazione, soprattutto con porta di sicurezza aperta. Questo aumenta la sicurezza per il personale operativo e allo stesso tempo rende la messa in funzione comoda e controllata.

Protezione dell’operatore e massima produttività

Nella tecnica di punzonatura e formatura altamente automatizzata, processi rapidi e impeccabili sono essenziali. Allo stesso tempo, la protezione del personale operativo non deve essere trascurata, soprattutto se le macchine hanno una struttura aperta per facilitare la movimentazione.

Un produttore di decoiler si affida quindi in modo mirato a diverse funzioni di sicurezza del sistema di azionamento STOBER:

• STO per la disattivazione immediata della coppia
• SS1 per la frenata controllata
• SLS per la limitazione della velocità di svolgimento
• SDI per la garanzia di una direzione di movimento definita

Così è possibile combinare in modo affidabile un elevato livello di sicurezza dell’operatore con la massima produttività, anche a velocità di processo elevate.

Sicurezza nella lavorazione della plastica – azienda Eugen Riexinger GmbH & Co. KG

Movimenti rapidi, precisi e sicuri svolgono un ruolo centrale nella lavorazione automatizzata della plastica. Per questo, per i suoi sistemi di saldatura, fresatura e segatura, un cliente di lunga data del settore della costruzione di macchine speciali si affida alla tecnica di trasmissione all’avanguardia con sicurezza integrata di STOBER.

Nel progetto attuale – una soluzione di automazione complessa con più di 40 assi e un’ampia gamma di funzioni – oltre alla tecnica di trasmissione e di comando vengono utilizzate anche le funzioni di sicurezza del nuovo modulo SX6. Oltre alle consuete funzioni di sicurezza STO e SS1, la funzione SLS consente di realizzare in sicurezza movimenti lenti con assi normalmente veloci e molto dinamici, senza mettere in pericolo l’operatore, ad esempio durante le operazioni di carico o di manutenzione.

Inoltre, la SLS viene sempre più utilizzata per garantire una prosecuzione del processo senza interruzioni anche in caso di interventi da parte dell’operatore, ad esempio in processi di saldatura guidati dalla forza o in caso di assi sotto carico.

Realizzazione di una logica di sicurezza avanzata

Le funzioni di sicurezza svolgono un ruolo centrale anche nelle complesse macchine per la lavorazione di pannelli di legno. In questi impianti di grande formato, durante i lavori di manutenzione o di messa in funzione accade che gli operatori debbano rimanere nella zona di pericolo della macchina. Pertanto, le classiche funzioni di sicurezza come STO o SS1 da sole spesso non sono sufficienti, ma devono essere integrate da meccanismi di sicurezza aggiuntivi.

Ad esempio, una logica integrata riconosce posizioni errate o utensili bloccati. Se viene violata un’area critica per la sicurezza, il sistema collegato reagisce immediatamente e si spegne per proteggere persone e macchine. L’architettura modulare del modulo di sicurezza SX6 consente di integrare in modo flessibile tutte le funzioni rilevanti per la sicurezza nei concetti di comando esistenti.

8. Conclusioni e prospettive

STOBER supporta i costruttori di macchine nella progettazione e nella messa in funzione – fornendo anche pratici strumenti per la parametrizzazione della sicurezza e la relativa documentazione di supporto. Con l’SX6, STOBER integra le funzioni di sicurezza direttamente nella tecnica di trasmissione, riducendo i componenti, semplificando l’architettura delle macchine e accorciando i tempi di reazione. Il risultato: più flessibilità, meno cavi, ridotti tempi di inattività.

I vantaggi in breve:

• FsoE Certified Product
• Funzioni di sicurezza avanzate fino a SIL 3, PL e (categoria 4)
• Compatibile con gli azionamenti SC6 e SI6
• Senza encoder di sicurezza aggiuntivo
• Massima libertà di scelta di motori e cavi
• Senza sensori di arresto o di numero di giri
• Progettazione e messa in funzione semplici
• Piano di assistenza facile e veloce.
• Preparazione ottimale per concetti orientati al futuro come gemelli digitali, Edge Safety e Industria 4.0
• Sicurezza senza componenti aggiuntivi: non sono necessari motori, encoder, sensore di numero di giri o di arresto particolari
• Lavoro di cablaggio minimo: FailSafe over EtherCAT garantisce una comunicazione fluida
• Tempi di reazione estremamente brevi: STO < 5 ms, SS1 < 6 ms – per distanze di sicurezza minime
• Rapido ripristino: reset rapido senza lunghi test di sistema
• Elevata efficienza dell’impianto: riduzione dei tempi di inattività grazie a un’architettura di sicurezza intelligente
• Trasferimento semplice dei progetti: trasferibilità del piano di sicurezza ad altri azionamenti tramite scheda SD. Questo favorisce anche un servizio di assistenza rapido

La combinazione di funzioni orientate alla sicurezza e di una potente tecnica di trasmissione rende l’SX6 un elemento tecnico importante per la realizzazione di architetture macchina sicure e intelligenti.

9. Allegato

Caratteristica	Valore
Livello di sicurezza	SIL 3, PL e (categoria4)
Funzioni di sicurezza	STO, SS1, SS2, SLS, SSR, SDI, SLI, SOS
Azionamenti compatibili	SC6 (stand-alone), SI6 (multiasse), SB6 in arrivo
Comunicazione	FailSafe over EtherCAT (FSoE)
Tempi di reazione	STO: 5 ms, SS1: 6 ms
Trasferimento di progetti	Scheda SD (migrazione del progetto di sicurezza)
Cicli di prova	Automatici ad ogni avvio/arresto/funzionamento
Certificazioni e standard • DIN EN ISO 13849-1 • EN 61800-5-2 • IEC 61508

Contatto

STÖBER Antriebstechnik GmbH + Co. KG

www.stoeber.de
support@stoeber.de
+49 7231 582-0