31. AUGUST 2016

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Sicher Wasserstrahlen


Ein renommierter Stanzmaschinenhersteller erweitert sein Portfolio im Bereich der Wasserstrahltechnik mit einer Eigenentwicklung. Entsprechend anpassungsfähig musste das Sicherheitskonzept sein.

Deshalb setzte er erstmals auf ASIsafe von Siemens. »Anwender von Maschinen und Anlagen wollen heute sofort eine umfassende Diagnose haben, wenn auch nur die kleinste Störung auftritt«, betont Dipl.-Ing. Dieter Titscher, Elektrokonstrukteur bei der Frimo-Heidel Viersen GmbH. Das Unternehmen mit seiner über 35-jährigen Firmengeschichte hat sich auf die Entwicklung und den Bau von Stanzmaschinen im nichtmetallischen Bereich spezialisiert. Im Jahr 2006 hatte sich die Geschäftsleitung dafür entschieden, den Bereich der flex­iblen Schneidsysteme weiter zu entwickeln, um damit für kleine und mittlere Stückzahlen, wie sie im Automobilbau immer wieder vorkommen, ebenfalls eine passende Lösung anbieten zu können. Mit ihrer Duojet-Wasserstrahlschneidanlage ist dies hervorragend gelungen.

Neues Sicherheitskonzept
Erstmals kam dort für die Sicherheitstechnik ein Konzept zum Tragen, das auf ASIsafe basiert. Dieter Titscher erinnert sich: »Die damit gewonnene Flexibilität ist geradezu einzigartig und unterstützt individuell anpassbare Bearbeitungszellen wie den Duojet in einem bisher nicht gekannten Maß.« Also nicht die erweiterten Diagnosemöglichkeiten des ASIsafes, sondern gerade dessen Flexibilität in Verbindung mit der einfachen Installationstechnik haben zu der Entscheidung geführt. Weil bis dato schon alle Maschinen mit AS-Interface ausgerüstet worden sind, war das »Neuland« Sicherheitstechnik schnell betreten. Ein nicht zu unterschätzender Vorteil dieses Bussystems ist nämlich, dass sowohl Standard- als auch sicherheitsgerichtete Signale auf dem gleichen AS-i-Strang laufen dürfen. Aus diesem Grund war keine aufwändige Änderung in der Elektroplanung notwendig.

Voller Überblick
Die Zelle mit den beiden Wasserstrahl-Schneidrobotern plus dem riesigen Drehtisch für die teils voluminösen Werkstücke wird von einer Simatic S7-314 2DP von Siemens gesteuert. Über Profibus ist diese mit einem DP/AS-i-Link des gleichen Herstellers verbunden, der als AS-i-Master alle entsprechenden Slaves steuert bzw. überwacht. Damit ist sogar Telemonitoring möglich, was Dieter Titscher sehr schätzt: »Über die Steuerung und den AS-i-Master komme ich zu jeder Zeit auf jeden Slave und kann mir dessen Status ansehen.« Um nun die sicherheitsrelevanten Slaves nach Kategorie 4 gemäß EN 954-1 zu überwachen, wie es für eine solche Anwendung notwendig ist, befinden sich in der Anlage bis zu vier sogenannte Sicherheitsmonitore von Siemens, die es mit zweikanalig ausgeführten Freischaltkreisen gibt. Diese können an beliebigen Stellen im AS-i-Strang platziert werden und überwachen den gesamten Datenverkehr. Knapp 40 Slaves befinden sich in der Anlage, etwa ein Dutzend davon sind sichere Slaves. Dieter Titscher berichtet: »Über die Programmiersoftware ›asimon‹ können wir die Sicherheitsmonitore einfach, schnell und individuell parametrieren bzw. programmieren, was mit konventioneller Hardwareverdrahtung erheblich komplexer und letztendlich extrem ›starr‹ geworden wäre.«

Optimale Nutzung
Diese Flexibilität ist deshalb wichtig, weil damit die Bereiche innerhalb und außerhalb des eigentlichen Bearbeitungsraums optimal genutzt werden können. Dreht sich beispielsweise der Drehtisch mit seinen etwa fünf Metern Durchmesser und einer Tonne Gewicht, muss die nach hinten offene Drehzelle über Lichtschranken und Bodenscanner gegen Zutritt abgesichert sein. Während der Entnahme des fertigen Teils müssen diese abgeschaltet sein, die beiden Roboter in der Schneidzelle arbeiten jedoch weiter. Sobald das Teil entnommen ist, quittiert der Bediener, und alles ist wieder »scharf« geschaltet. Solche Aufgabenstellungen lassen sich über die Software »asimon« und die unterschiedlichen Sicherheitskreise sehr einfach abbilden. »Ein wichtiger Punkt für unsere Entscheidung war auch, dass ASIsafe unglaublich schnell reagiert«, erklärt Dieter Titscher. Innerhalb weniger Millisekunden reagieren die Sicherheitsmonitore auf einen Not-Halt, falls eine Person versehentlich während der Bearbeitung eine überwachte Zone betritt. Dieter Titscher ergänzt: »Durch diese extrem schnellen Reaktionszeiten sparen wir unserem Kunden wertvollen Platz.« Denn die Dimensionierung des sogenannten Hintertretschutzes steht im direkten Verhältnis zur Reaktionsgeschwindigkeit. Im vorliegenden Fall stoppt der mit 20 kW angetriebene, eine Tonne schwere Drehtisch innerhalb einer Sekunde. Gleichzeitig erhält die Steuerung sofort eine Statusmeldung über die Störung und den exakten Aus­lösegrund. Durch die vielfältigen Programmiermöglichkeiten lässt sich eine solche Anlage sehr einfach auf die speziellen Anforderungen hin optimieren, modular erweitern und nachträglich modifizieren.

Übersichtlich
Für die Anbindung aller Sensoren bzw. Aktoren an das AS-Interface gibt es unterschiedliche Möglichkeiten, die die Spezialisten bei Frimo alle ausschöpfen. »Prinzipiell setzen wir gerne Sensoren bzw. Aktoren mit integriertem AS-i-Knoten ein, weil wir damit Platz sparen und solche Geräte das Handling sowie die Installation vereinfachen«, erklärt Dieter Titscher. Ansonsten platzieren sie in der Nähe eines Aufnehmers ohne AS-i-Anbindung so- genannte Kompaktmodule, die es bei Siemens je nach Baubreite als K20, K45 und K60 mit unterschiedlicher Anzahl von Ein-/Ausgaben gibt. Über M8- oder M12-Stecker lassen sich alle Aufnehmer elegant daran anschließen. Bei den ASIsafe-Varianten K45F und K60F dürfen sowohl Standard- als auch sichere Signale in einem Kompaktmodul vorhanden sein. Und das K20F ist dank der neuesten Generation hochintegrierter AS-i-ICs das schmalste Safety-Modul der Welt. Daneben weist die Wasserschneidanlage eine weitere Besonderheit auf: Weil Frimo-Entwickler sämtliche Anlagenteile wie Roboterzelle, 4. 137-bar-Hochdruckaggregat sowie Zyklonabscheider ebenfalls über AS-Interface in das modulare Gesamtkonzept mit einbinden, lag die Idee nahe, das Gleiche auch mit der Werkstückaufnahme zu machen. Hierzu befindet sich am Drehteller ein kleiner Stecker, über den Sensoren bzw. Aktoren auf dem Werkstückträger mit eingebunden werden können. Dieter Titscher: »Diese Aufwärtskompatibilität ist aus unserer Einschätzung heraus eine Investition in die Zukunft.«

Zusatznutzen
Letztendlich hat sich die Entscheidung, die gesamte Sicherheitstechnik mit ASIsafe auszuführen, als äußerst glücklich erwiesen. Denn dieses Konzept passt hervorragend zu der neu entwickelten Reinwasser-Strahlanlage. Ganz abgesehen davon, dass die Installation von ASIsafe deutlich einfacher, schneller und übersichtlicher vonstatten geht, als es mit konventioneller Verdrahtung möglich ist. Das Resümee von Dieter Titscher kommt also nicht überraschend: »Das AS-Interface ist mein liebstes Bussystem, und die nun erstmals eingesetzte Safety-Variante hat mich darin nur noch bestärkt.«

Ausgabe:
bbr 02/2007
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