Et styresystem kan gi riktig kommando samtidig som maskinen fortsetter å bevege seg. Den nye maskinforordningen endrer ikke grunnlaget for maskinsikkerhet, men tydeliggjør betydningen av hva som skjer ved feil. For hydraulikken betyr dette at konstruktøren må tenke lenger enn til signalet som sendes til ventilen.
En vedkløyver er et enkelt eksempel. Kløyvesylinderen utvikler store krefter samtidig som operatøren arbeider nær fareområdet. Derfor har vedkløyvere lenge vært konstruert med sikkerhetsløsninger som for eksempel vern og tohåndsbetjening. Hensikten er at operatøren ikke skal kunne utsettes for den farlige bevegelsen.
Denne sikkerhetstenkningen er ikke ny. Maskindirektivet har allerede stilt krav om at maskiner og deres styresystemer skal konstrueres slik at feil ikke fører til farlige situasjoner. Men vedkløyveren illustrerer samtidig et viktig spørsmål: Hva skjer hvis operatøren gir ordre om stopp, men hydraulikken fortsetter å bevege seg?
Kommandoen er bare begynnelsen
Anta at operatøren slipper betjeningsorganet. Ventilen skal gå tilbake, og sylinderen skal stoppe. En hydraulikkventil er imidlertid en fysisk komponent, og for eksempel forurensning, slitasje eller mekaniske feil kan gjøre at den ikke oppfører seg som forventet.
En mulig feilkjedе kan da se slik ut:
- operatøren slipper betjeningsorganet,
- styringen gir ordre om stopp,
- ventilen får riktig styresignal,
- ventilspolen går ikke tilbake til forventet posisjon,
- hydraulikkstrømmen opphører ikke som tilsiktet,
- sylinderen fortsetter bevegelsen.
Styresystemet kan altså ha gjort det riktige samtidig som maskinen gjør feil. Det er forskjellen mellom å beordre en sikker tilstand og å vite at den faktisk er oppnådd.
Fra vedkløyveren til skogsmaskinen
På en moderne skogsmaskin blir det samme problemet mer komplekst. Førerens bevegelse i joysticken må passere gjennom flere deler før den blir til en fysisk kranbevegelse:
- Joystick – føreren gir en kommando.
- Styresystem – signalet behandles.
- Ventil – oljestrømmen reguleres.
- Hydraulikk – sylindre eller motorer påvirkes.
- Mekanikk – kranen utfører den faktiske bevegelsen.
Hvis føreren slipper joysticken og styresystemet beordrer ventilen til nøytralstilling, kan elektronikken ha fungert akkurat som tilsiktet. Men hvis ventilspolen for eksempel kiler seg, kan olje fortsatt passere og kranen fortsette å bevege seg.
Derfor er det ikke alltid tilstrekkelig å vite hvilken kommando som ble sendt. Når en feilfunksjon kan skape en farlig situasjon, er det viktige spørsmålet hva som faktisk skjedde ute i maskinen.
Den nye forordningen forsterker systemperspektivet
20. januar 2027 begynner EUs maskinforordning 2023/1230 å gjelde og erstatter det nåværende maskindirektivet. Grunnprinsippet består: maskinen skal risikovurderes, risikoer skal elimineres eller reduseres gjennom konstruksjonen, og feil i styresystemet skal ikke føre til farlige situasjoner.
Det nye skal derfor ikke beskrives som at maskiner tidligere fikk bli farlige når noe gikk i stykker. Forordningen moderniserer og tydeliggjør kravene samtidig som dagens maskiner i stadig større grad består av sammenkoblede mekaniske, hydrauliske og elektroniske systemer.
I konstruksjonen må man derfor analysere mer enn normalfunksjonen:
- Hva kan gå galt?
- Kan feilen skape en farlig bevegelse?
- Kan systemet oppdage feilen?
- Hvilken sikker tilstand må maskinen oppnå?
- Hvordan vet systemet at den sikre tilstanden faktisk er oppnådd?
Først når disse spørsmålene er besvart, er det mulig å avgjøre hvilken teknisk løsning som trengs.
Tilbakemelding kan vise at noe ikke stemmer
En hydraulikkventil med tilbakemelding kan være et av verktøyene. Hvis styresystemet beordrer ventilen til nøytralstilling, kan en tilbakemelding gi informasjon om ventilspolens faktiske posisjon.
Forløpet kan da bli:
- styresystemet beordrer nøytralstilling,
- ventilen får kommandoen,
- tilbakemeldingen viser ventilspolens faktiske posisjon,
- kommando og faktisk posisjon sammenlignes,
- et avvik kan oppdages,
- styresystemet kan reagere på feilen.
Det er en prinsipielt viktig forskjell. Systemet trenger ikke bare å forutsette at ventilen har gjort det den fikk beskjed om å gjøre.
Dette betyr derimot ikke at den nye maskinforordningen generelt krever hydraulikkventiler med tilbakemelding. Tilbakemelding er et teknisk verktøy. Behovet bestemmes av risikovurderingen og sikkerhetsfunksjonen som skal oppnås.
Men måler vi riktig ting?
Å kjenne ventilspolens posisjon er ikke nødvendigvis det samme som å kjenne maskinens faktiske tilstand. Hvis sikkerheten for eksempel er avhengig av at en sylinder faktisk har stoppet, kan det være selve bevegelsen eller posisjonen som må verifiseres.
Avhengig av konstruksjon og risiko kan overvåkingen derfor skje på ulike nivåer:
- Ventilen: tilbakemelding viser ventilspolens posisjon.
- Sylinderen: lengdemåling eller posisjonsgiver viser stempelposisjonen.
- Maskindelen: endebrytere eller annen posisjonsgivning verifiserer den mekaniske posisjonen.
- Prosessen: andre relevante givere kan brukes for å avgjøre om en sikker tilstand er oppnådd.
Det sentrale er altså ikke å sette inn så mange givere som mulig. Konstruktøren må først avgjøre hva systemet må vite for å kunne avgjøre om maskinen er sikker.
Et pumpestopp betyr ikke nødvendigvis at faren er borte
Den samme systemtenkningen gjelder hvis et vern på en maskin åpnes. Å stoppe hydraulikkpumpen kan i noen konstruksjoner være en del av sikkerhetsfunksjonen, men en stillestående pumpe betyr ikke automatisk at den hydrauliske faren har forsvunnet.
Etter pumpestopp kan det for eksempel fortsatt være:
- trykk igjen i ledninger og sylindre,
- lagret energi i en akkumulator,
- en løftet last som kan synke,
- eksterne krefter som påvirker en sylinder,
- en ventil som ikke befinner seg i forventet posisjon.
Risikovurderingen må derfor ta utgangspunkt i hvilken fare som skal håndteres og hvilken sikker tilstand maskinen må oppnå. Pumpestoppet er ett mulig tiltak – den sikre tilstanden er målet.
Ren hydraulikkolje kan også være et sikkerhetsspørsmål
Feilfunksjoner oppstår heller ikke alltid der konsekvensen blir synlig. Forurensning og slitasjepartikler kan transporteres med hydraulikkoljen fra én komponent til en annen.
En tenkbar kjede er:
- en pumpe eller en annen komponent slites,
- partikler spres i hydraulikksystemet,
- en sikkerhetskritisk ventil påvirkes av forurensningen,
- ventilens funksjon endres eller den kiler seg,
- den tilsiktede sikkerhetsfunksjonen kan påvirkes.
Hvis en ventil for eksempel inngår i en funksjon for å holde en last eller styre en bremsefunksjon, kan konsekvensen bli betydelig mer alvorlig enn en vanlig driftsstans. Teknisk renhet, riktig filtrering og kontroll over hvordan forurensning sprer seg i systemet kan derfor også være et sikkerhetsspørsmål.
Begynn med feilen – ikke med komponenten
Det er lett å starte en diskusjon om maskinsikkerhet med spørsmålet om hvilket produkt som skal kjøpes: Trenger vi en ventil med tilbakemelding, en ekstra giver eller en annen sikkerhetskomponent?
Risikovurderingen bør starte fra den andre enden:
- Identifiser feilen: Hva kan gå galt?
- Vurder konsekvensen: Kan feilen føre til en farlig situasjon?
- Bestem hva som må overvåkes: Ventilen, sylinderen eller den faktiske maskinbevegelsen?
- Bestem reaksjonen: Hva skal systemet gjøre hvis feilen oppdages?
- Verifiser resultatet: Har maskinen faktisk nådd en sikker tilstand?
Først deretter er det mulig å avgjøre hvilken teknologi som trengs. I én maskin kan en relativt enkel hydraulisk løsning være tilstrekkelig. I en annen kan ventilens posisjon måtte overvåkes, mens en tredje krever informasjon om sylinderens eller maskindelens faktiske posisjon.
Det er risikoen som skal lede frem til løsningen – ikke omvendt.
Et sikkert stopp må også skje i virkeligheten
Hydrauliske systemer vil alltid kunne rammes av feil. Ventiler kan kile seg, givere kan gå i stykker, komponenter kan slites og forurensning kan spre seg i systemet. Maskinsikkerhet handler derfor ikke om å konstruere en maskin der ingenting noen gang kan gå galt, men om å forstå hva maskinen gjør når en feil faktisk oppstår.
Det bringer oss tilbake til vedkløyveren. Operatøren slipper betjeningsorganet og forventer at bevegelsen stopper. På skogsmaskinen slipper føreren joysticken og forventer det samme. Maskinene er ulike, men sikkerhetsspørsmålet er det samme.
En stoppkommando er ikke det samme som et sikkert stopp. Sikkerheten må ligge i det som faktisk skjer ute i maskinen.
Artikkelserie: Den nye maskinforordningen
20. januar 2027 begynner EUs nye maskinforordning å gjelde. I en artikkelserie ser Fluiden nærmere på hva endringen betyr for hydraulikkbransjen – fra konstruksjon og sikkerhetsfunksjoner til CE-merking og ombygging av maskiner.
I neste del: Sikkerheten begynner allerede ved bestillingen. Hvilken informasjon må følge med fra bestiller og selger til konstruksjon, installasjon og idriftsettelse?
