Produktiv, sicher und bedienerfreundlich

Technik/Sicherheit

Sicherheit und Produktivität – lange schienen das Gegensätze zu sein. Physikalische Gesetze wie das der Massenträgheit lassen sich zwar nicht ausschalten – aber mit ein paar Tricks entschärfen.

13. Oktober 2015
Die Sicherheitssysteme von Fiessler Elektronik verbinden hohe Sicherheit mit hoher Produktivität. Bildquelle: Fiessler
Bild 1: Produktiv, sicher und bedienerfreundlich (Die Sicherheitssysteme von Fiessler Elektronik verbinden hohe Sicherheit mit hoher Produktivität. Bildquelle: Fiessler)

Moderne Gesenkbiegepressen zeichnen sich unter anderem durch hohe Produktivität und Präzision aus. Aufgrund der höheren Schließgeschwindigkeiten im Eilgang können mit diesen Maschinen wesentlich mehr Teile in derselben Zeit bearbeitet werden. Entsprechend der Maschinenrichtlinie 2006/42/EG müssen neue Gesenkbiegepressen mit einem Sicherheitssystem ausgerüstet sein, das das Klemmen, Quetschen und Abscheren von Finger, Hand oder Arm verhindert. Diese Sicherheitssysteme verhindern zwar einen möglichen Unfall, haben aber auf der anderen Seite nicht selten eine Reduzierung der Produktivität der Anlage zur Folge.

Die Akzeptanz der Sicherheitseinrichtung beim Bedienpersonal der Presse ist dadurch in Frage gestellt. Deshalb sollte ein Schutzsystem für diese Maschinen so gestaltet sein, dass der Bediener im Biegebereich der Presse in allen Situationen geschützt ist und auf der anderen Seite die Produktivität der Maschine nicht eingeschränkt wird, wobei Gesundheit und Leben natürlich Priorität vor der Produktivität haben.

Eine Risikoanalyse einer Gesenkbiegenpresse ergibt unterschiedliche Gefahrenstellen. Für den Maschinenbediener birgt der Bereich der Biegelinie die größte Gefahr. Durch die Geometrie der Kantteile befindet sich das Bedienpersonal sehr häufig mit den oberen Extremitäten im Gefahrenbereich zwischen Oberwerkzeug und Matrize. Dabei müssen verschieden Situationen an einer Presse betrachtet werden:

 

- Größe der Werkstücke: In Abhängigkeit der Größe der Kantteile befindet sich der Bediener mit Fingern und Händen sehr dicht an der Biegelinie (bei kleinen Geometrien) oder etwas weiter weg vom Gefahrenpunkt (bei größeren Teilen).

- Oberfläche des Kantmaterials: An Abkantpressen werden sowohl Materialien mit matter als auch mit reflektierender und öliger Oberfläche verarbeitet.

- Geometrie der Kanteile: Hier unterscheidet man zwischen dem Kanten flachen und kastenförmigen Materials. Das kastenförmige Material zeichnet sich dadurch aus, dass eine Seite am zu biegenden Teil profilförmig aufgekantet ist.

- Bewegung der oberen Extremitäten – hier unterscheidet man zwei Situationen: ›Statisch‹: Hand oder Finger liegen auf dem Kantteil im Bereich der Biegelinie. ›Dynamisch‹: Der Maschinenbediener greift während der Schließbewegung der Presse in den Bereich zwischen Oberwerkzeug und Matrize ein, etwa um das abzukantende Teil noch auszurichten. Eine weitere Gefahr ist das unbeabsichtigte Abrutschen. In der dynamischen Situation kollidieren zwei Bewegungen: das schnelle Eingreifen des Bedieners in den Gefahrenbereich bei gleichzeitigem Schließen der Presse.

Sowohl das Kanten kastenförmiger Teile wegen der Geometrie der Kantteile als auch die ›dynamische Situation‹ bei Bewegung der oberen Extremitäten stellen einen hohen Anspruch an ein Sicherheitskonzept und an die Sicherheitseinrichtung. Die sicherheitskritischste Situation ist eine gar nicht seltene Kombination aus beiden Situationen: Beim Kanten kastenförmiger Teile versucht der Bediener während der schon eingeleiteten Schließbewegung durch Eingreifen in den Bereich zwischen Oberwerkzeug und Unterwerkzeug das Kantteil auszurichten.

- Eine weitere maschinenspezifische Eigenschaft ist der Einsatz unterschiedlich hoher Oberwerkzeuge. An Gesenkbiegepressen werden je nach Anwendung längere (›höhere‹) als auch kürzere (›niedrigere‹) Oberwerkzeuge eingesetzt.

Eine Sicherheitseinrichtung für Abkantpressen muss diesen Gegebenheiten gerecht werden. Gleichzeitig darf die Produktivität der Maschine beim Einsatz einer solchen Sicherheitseinrichtung nicht wesentlich eingeschränkt werden.

Mit dem neuesten Sicherheitssystem Akas 3P von Fiessler Elektronik, Esslingen, ist ein Schutz des Bedieners bei gleichzeitiger hoher Produktivität der Maschine möglich. Das System besteht aus einem Lasersender und einem Empfänger. Der Lasersender sendet drei sichtbare Rotlichtlaserstrahlen aus. Der Empfänger besteht aus einem Pixelfeld. Jedes einzelne Pixel schneidet sich einen Teil aus dem Laserfeld heraus und wertet den Empfang des Lichtes separat aus.

Die Werkzeuge der Abkantpresse und das zu bearbeitende Teil besitzen in aller Regel reflektierende Oberflächen. Die schützenden Lichtstrahlen können zu Umspiegelungen führen, sodass beispielsweise die Finger des Bedieners nicht mehr erkannt werden. Diese gefährlichen Umspiegelungen lassen sich nur durch den Einsatz einer parallelen Lichtquelle ausschließen. Deshalb benötigen für Gesenkbiegepressen geeignete Schutzsysteme eine parallele Laserlichtquelle. Mit Lichtquellen, wie sie für Sicherheitslichtvorhänge verwendet werden, können keine parallelen Lichtstrahlen erzeugt werden. Sie sind deshalb ungeeignet für den Einsatz an Gesenkbiegerpessen. Nur durch die Verwendung parallelen Lichts können gefährliche Umspiegelungen an reflektierenden Blechen und Werkzeugen vermieden werden.

Durch das Schutzfeld des Sicherheitssystems, das sich direkt unterhalb des eingespannten Oberwerkzeugs befindet, sind Finger und Hände des Bedieners geschützt. Aufgrund dieser Anordnung der Laserstrahlen ist es möglich, auch kleine Teile während des Biegevorgangs mit den Fingern zu führen. Somit können sowohl kleine Kantteile als auch große Werkstücke sicher mit dieser Sicherheitseinrichtung hergestellt werden. Damit flaches oder auch kastenförmiges Material sicher abgekantet werden kann, werden zwei unterschiedliche Betriebsarten benötigt.

Beim ›Flachbiegen‹ besteht der Schutzraum aus einem 40 Millimeter zum Bediener vorgelagerten Absicherungsfeld. Das bedeutet: Sobald Finger oder Hände sich näher als 40 Millimeter zur Biegelinie befinden, werden sie von der Sicherheitseinrichtung erkannt. Dies führt dann zum sofortigen Stopp der Abwärtsbewegung.

Im ›Flachbiegemodus‹ ist es gleichzeitig möglich, die Presse mit aktiviertem Schutz bis zum Klemmpunkt mit großer Geschwindigkeit zu betreiben. Das bedeutet maximale Produktivität bei voller Sicherheit. Diese Sicherheit ist auch während der oben beschriebenen ›dynamischen Situation‹ gegeben. Falls die Bedienperson während der schnellen Schließbewegung zwischen dem Kantteil und dem Oberwerkzeug in den Gefahrenbereich hineineingreift, werden Finger oder Hände durch das 40 mm vorgelagerte Schutzfeld rechtzeitig erkannt, und ein sicheres Abschalten der Abwärtsbewegung erfolgt.

Im ›Kastenbiegemodus‹ muss der vordere Teil des Schutzfeldes, in dem sich die Aufkantung befindet, ausgeblendet werden, damit ein Schließen der Presse möglich ist. Bei dieser Betriebsart wird somit das vorhandene Schutzfeld in horizontaler Richtung reduziert.

Dies geschieht bei allen auf dem Markt verfügbaren Sicherheitssystemen. Durch diese Schutzfeldreduzierung wird ein Finger, dessen Spitze sich direkt an der Biegelinie befindet, nicht erkannt. Rutscht dieser Finger in die beinahe geschlossene Presse während diese mit hoher Geschwindigkeit schließt, kann die Presse aufgrund ihres Bremsweges nicht mehr rechtzeitig anhalten und der Finger wird gequetscht, obwohl die Schutzeinrichtung ihn erkennt. Deshalb muss die Schließgeschwindigkeit im Kastenbiegemodus früher reduziert werden als beim Flachbiegen.

Bei dem Sicherheitssystem Akas wird dies durch die oben beschriebene Vergrößerung des horizontalen Schutzfeldes unterhalb der Stempelspitze bei gleichzeitiger Erhöhung des Umschaltpunktes von Eilgang auf Schleichgang so kompensiert:

1.Vergrößerung des vertikalen Schutzfeldes. Körperteile, die sich auf der Biegelinie befinden, werden durch diese Maßnahme früher erkannt.

2.Verlängerung des Weges in kleiner sicherer Geschwindigkeit.

Im Gegensatz zum Flachbiegemodus fährt die Presse im Kastenbiegemodus in Abhängigkeit der Maschine einen Weg X mit kleiner Geschwindigkeit, bevor das Oberwerkzeug auf das Blech trifft. In dieser geringen Geschwindigkeit ist der Bremsweg der Gesenkbiegepresse wesentlich kleiner als in Eilganggeschwindigkeit. Greift die Bedienperson in den Bereich unterhalb des Oberwerkzeuges, kurz bevor die Press geschlossene ist, ein, erkennt das Akas das Körperteil sobald die Biegelinie erreicht ist. Durch die reduzierte Geschwindigkeit kann die Bewegung so gestoppt werden, ohne dass der Bediener verletzt wird.

Somit wird mit der Umschaltung des Schutzfelds von einem horizontalen in ein vertikales Schutzfeld in Kombination mit der früheren Reduzierung der Schließgeschwindigkeit sichergestellt, dass die Finger des Bedieners auch bei dynamischen Eingreifen oder Einrutschen geschützt sind.

Gesenkbiegepressen zeichnen sich unter anderem auch dadurch aus, dass zum Biegen der Werkstücke höhere oder niedrigere Stempel benutzt werden. Dies hat zur Folge, dass Sicherheitssysteme, die den Bereich direkt unterhalb der Stempelspitze absichern (wie das System Akas), auf die jeweils benutzte Stempelhöhe eingestellt werden müssen.

Damit die notwendige Einstellung nach einem Werkzeugwechsel bei unterschiedlich hohen Werkzeugen ohne Zeitverlust möglich ist, werden Akas-3P-Sender und -Empfänger mit vollautomatischen elektromotorischen Supporten ausgeliefert. Der Einstellvorgang wird durch einfaches Betätigen des Einstellstartknopfes ausgelöst. Die sonst benötigte Justagezeit kann für andere Tätigkeiten, wie Bereitstellen des Materials oder Programmieren der Maschinenparameter, genutzt werden. Das Gesenkbiegepressensicherheitssystem Akas 3P gewährt volle Sicherheit im Flach- als auch Kastenbiegemodus. Das System ist durch TÜV- CE-Baumuster geprüft, cUL-gelistet und erfüllt die Vorgaben der EN12622, B11.3, Z142 und NR12.

Durch die spezielle Anordnung des Laserschutzfeldes ist ein Schließen der Presse bis zum Klemmpunkt mit großer Geschwindigkeit möglich. Zusammen mit dem vollautomatischen Einstellen des Systems auf das jeweilige Oberwerkzeug ist eine maximale Produktivität bei voller Sicherheit für den Bediener gegeben.

Blechexpo Halle 3, Stand 3416

Erschienen in Ausgabe: 06/2015