Ett styrsystem kan ge rätt kommando samtidigt som maskinen fortsätter att röra sig. Den nya maskinförordningen förändrar inte grunden för maskinsäkerheten, men tydliggör betydelsen av vad som händer vid fel. För hydrauliken innebär det att konstruktören måste tänka längre än till signalen som skickas till ventilen.
En vedklyv är ett enkelt exempel. Klyvcylindern utvecklar stora krafter samtidigt som operatören arbetar nära det farliga området. Därför har vedklyvar sedan länge konstruerats med säkerhetslösningar som exempelvis skydd och tvåhandsmanövrering. Syftet är att operatören inte ska kunna utsättas för den farliga rörelsen.
Det här säkerhetstänkandet är inte nytt. Maskindirektivet har redan ställt krav på att maskiner och deras styrsystem ska konstrueras så att fel inte leder till farliga situationer. Men vedklyven illustrerar samtidigt en viktig fråga: Vad händer om operatören ger order om stopp, men hydrauliken fortsätter att röra sig?
Kommandot är bara början
Anta att operatören släpper manöverdonet. Ventilen ska återgå och cylindern ska stanna. En hydraulventil är dock en fysisk komponent och exempelvis föroreningar, slitage eller mekaniska fel kan göra att den inte beter sig som förväntat.
En möjlig felkedja kan då se ut så här:
- operatören släpper manöverdonet,
- styrningen ger order om stopp,
- ventilen får rätt styrsignal,
- ventilsliden återgår inte till förväntat läge,
- hydraulflödet upphör inte som avsett,
- cylindern fortsätter sin rörelse.
Styrsystemet kan alltså ha gjort rätt samtidigt som maskinen gör fel. Det är skillnaden mellan att beordra ett säkert tillstånd och att veta att det verkligen har uppnåtts.
Från vedklyven till skogsmaskinen
På en modern skogsmaskin blir samma problem mer komplext. Förarens rörelse i joysticken ska passera genom flera delar innan den blir till en fysisk kranrörelse:
- Joystick – föraren ger ett kommando.
- Styrsystem – signalen bearbetas.
- Ventil – oljeflödet regleras.
- Hydraulik – cylindrar eller motorer påverkas.
- Mekanik – kranen utför den faktiska rörelsen.
Om föraren släpper joysticken och styrsystemet beordrar ventilen till neutralläge kan elektroniken ha fungerat precis som avsett. Men om ventilsliden exempelvis kärvar kan olja fortfarande passera och kranen fortsätta att röra sig.
Det är därför inte alltid tillräckligt att veta vilket kommando som skickades. När en felfunktion kan skapa en farlig situation blir den viktiga frågan vad som faktiskt hände ute i maskinen.
Den nya förordningen förstärker systemperspektivet
Den 20 januari 2027 börjar EU:s maskinförordning 2023/1230 att tillämpas och ersätter det nuvarande maskindirektivet. Grundprincipen består: maskinen ska riskbedömas, risker ska elimineras eller reduceras genom konstruktionen och fel i styrsystemet får inte leda till farliga situationer.
Det nya ska därför inte beskrivas som att maskiner tidigare fick bli farliga när något gick sönder. Förordningen moderniserar och förtydligar kraven samtidigt som dagens maskiner i allt högre grad består av sammanlänkade mekaniska, hydrauliska och elektroniska system.
Vid konstruktionen behöver man därför analysera mer än normalfunktionen:
- Vad kan gå fel?
- Kan felet skapa en farlig rörelse?
- Kan systemet upptäcka felet?
- Vilket säkert tillstånd behöver maskinen uppnå?
- Hur vet systemet att det säkra tillståndet verkligen har uppnåtts?
Först när de frågorna är besvarade går det att avgöra vilken teknisk lösning som behövs.
Återkoppling kan visa att något inte stämmer
En återkopplad hydraulventil kan vara ett av verktygen. Om styrsystemet beordrar ventilen till neutralläge kan en återkoppling ge information om ventilslidens faktiska position.
Förloppet kan då bli:
- styrsystemet beordrar neutralläge,
- ventilen får kommandot,
- återkopplingen visar ventilslidens verkliga position,
- kommando och verklig position jämförs,
- en avvikelse kan upptäckas,
- styrsystemet kan reagera på felet.
Det är en principiellt viktig skillnad. Systemet behöver inte enbart förutsätta att ventilen har gjort det den blivit tillsagd att göra.
Det betyder däremot inte att den nya maskinförordningen generellt kräver återkopplade hydraulventiler. Återkopplingen är ett tekniskt verktyg. Behovet bestäms av riskbedömningen och den säkerhetsfunktion som ska åstadkommas.
Men mäter vi rätt sak?
Att känna till ventilslidens position är inte nödvändigtvis samma sak som att känna till maskinens faktiska tillstånd. Om säkerheten exempelvis är beroende av att en cylinder verkligen har stannat kan det vara själva rörelsen eller positionen som behöver verifieras.
Beroende på konstruktion och risk kan övervakningen därför ske på olika nivåer:
- Ventilen: återkoppling visar ventilslidens position.
- Cylindern: längdmätning eller positionsgivare visar kolvens läge.
- Maskindelen: ändlägesbrytare eller annan lägesgivning verifierar den mekaniska positionen.
- Processen: andra relevanta givare kan användas för att avgöra om ett säkert tillstånd har uppnåtts.
Det centrala är alltså inte att sätta dit så många givare som möjligt. Konstruktören behöver först avgöra vad systemet måste veta för att kunna avgöra om maskinen är säker.
Ett pumpstopp behöver inte betyda att faran är borta
Samma systemtänkande gäller om ett skydd på en maskin öppnas. Att stoppa hydraulpumpen kan i vissa konstruktioner vara en del av säkerhetsfunktionen, men en stillastående pump innebär inte automatiskt att den hydrauliska faran har försvunnit.
Efter pumpstopp kan det exempelvis fortfarande finnas:
- tryck kvar i ledningar och cylindrar,
- lagrad energi i en ackumulator,
- en upplyft last som kan sjunka,
- externa krafter som påverkar en cylinder,
- en ventil som inte befinner sig i det förväntade läget.
Riskbedömningen behöver därför utgå från vilken fara som ska hanteras och vilket säkert tillstånd maskinen behöver uppnå. Pumpstoppet är en möjlig åtgärd – det säkra tillståndet är målet.
Ren hydraulolja kan också vara en säkerhetsfråga
Felfunktioner uppstår inte heller alltid där konsekvensen blir synlig. Föroreningar och slitagepartiklar kan transporteras med hydrauloljan från en komponent till en annan.
En tänkbar kedja är:
- en pump eller annan komponent slits,
- partiklar sprids i hydraulsystemet,
- en säkerhetskritisk ventil påverkas av föroreningen,
- ventilens funktion förändras eller den kärvar,
- den avsedda säkerhetsfunktionen kan påverkas.
Om en ventil exempelvis ingår i en funktion för att hålla en last eller styra en bromsfunktion kan konsekvensen bli betydligt allvarligare än ett vanligt driftstopp. Teknisk renhet, rätt filtrering och kontroll över hur föroreningar sprids i systemet kan därför också vara en säkerhetsfråga.
Börja med felet – inte med komponenten
Det är lätt att börja en diskussion om maskinsäkerhet med frågan om vilken produkt som ska köpas: Behöver vi en återkopplad ventil, ytterligare en givare eller någon annan säkerhetskomponent?
Riskbedömningen bör börja från andra hållet:
- Identifiera felet: Vad kan gå fel?
- Bedöm konsekvensen: Kan felet leda till en farlig situation?
- Bestäm vad som behöver övervakas: Ventilen, cylindern eller den faktiska maskinrörelsen?
- Bestäm reaktionen: Vad ska systemet göra om felet upptäcks?
- Verifiera resultatet: Har maskinen verkligen nått ett säkert tillstånd?
Först därefter går det att avgöra vilken teknik som behövs. I en maskin kan en relativt enkel hydraulisk lösning vara tillräcklig. I en annan kan ventilens position behöva övervakas, medan en tredje kräver information om cylinderns eller maskindelens faktiska position.
Det är risken som ska leda fram till lösningen – inte tvärtom.
Ett säkert stopp måste också ske i verkligheten
Hydrauliska system kommer alltid att kunna drabbas av fel. Ventiler kan kärva, givare kan gå sönder, komponenter kan slitas och föroreningar kan spridas i systemet. Maskinsäkerhet handlar därför inte om att konstruera en maskin där ingenting någonsin kan gå fel, utan om att förstå vad maskinen gör när ett fel faktiskt inträffar.
Det för oss tillbaka till vedklyven. Operatören släpper manöverdonet och förväntar sig att rörelsen stannar. På skogsmaskinen släpper föraren joysticken och förväntar sig samma sak. Maskinerna är olika, men säkerhetsfrågan är densamma.
Ett stoppkommando är inte samma sak som ett säkert stopp. Säkerheten måste finnas i det som faktiskt händer ute i maskinen.
Artikelserie: Nya maskinförordningen
Den 20 januari 2027 börjar EU:s nya maskinförordning att tillämpas. Fluiden granskar i en artikelserie vad förändringen innebär för hydraulikbranschen – från konstruktion och säkerhetsfunktioner till CE-märkning och ombyggnad av maskiner.
I nästa del: Säkerheten börjar redan vid beställningen. Vilken information behöver följa med från beställare och säljare till konstruktör, installation och idrifttagning?
