17.12.2015

Sicher ist sicher

Der renommierte Maschinenbauer Maka bietet für seine Bearbeitungsmaschine DC 7 eine alternative optoelektronische Schutzeinrichtung an. Alexander Hiller, der zuständige Projektverantwortliche, hat sich bei der Konzeption auf die Sicherheitsexperten von Leuze Electronic verlassen und das Safety-Consulting-Angebot des Sensorherstellers genutzt.

Autor: Markus Erdorf, Leuze electronic GmbH+Co.KG.


Machine Safety Service von Leuze Electronic

Mit dem Service-Paket 'Machine Safety Services' bietet Leuze Electronic Dienstleistungen und Support rund um die Maschinen- und Anlagensicherheit. Die einzelnen Dienstleistungen sind jeweils auf die sicherheitstechnische Aufgabenstellung im Lebenszyklus einer Maschine abgestimmt und lassen sich je nach Anforderung einzeln oder kombiniert einsetzen. Hierzu gehören auch qualifizierte Produktschulungen, über die Anwender ihr Wissen in Sicherheitstechnik aktuell halten. Ergänzend dazu gibt es Seminare über die Grundlagen der Maschinenrichtlinie, zur CE-Kennzeichnung oder zur praxisnahen Sicherheitstechnik bis hin zur Risikobeurteilung. Schwerpunkte des Service-Paketes sind Applikationsberatung, Consulting und Sicherheits-Engineering. Hier hilft die langjährige Applikationserfahrung der 'sensor people' bei der Ausarbeitung des jeweils optimalen Schutzkonzepts. Dazu gehört auch, wie im Fall der Schutzeinrichtung für die Maka DC 7, die normgerechte Dimensionierung sowie die Berechnung der erforderlichen Sicherheitsabstände bei berührungslos wirkenden Schutzeinrichtungen unter Zuhilfenahme interaktiver Berechnungsassistenten. Dienstleistungen wie Inbetriebnahmeunterstützung, Sicherheitsinspektionen oder Bereitschaftsdienste bis hin zum Reparatur- und Tauschgeräteservice runden das Machine-Safety-Services-Paket ab.

Der Einsatz industrieller Sicherheitstechnik zur Gewährleistung der Maschinen- und Anlagensicherheit bzw. des Arbeitsschutzes im Sinne der geltenden Maschinenrichtlinie erfordert ein hohes Maß an Verantwortungsbewusstsein und fundiertem Fachwissen. Ob bei neuen Maschinen oder der Veränderung bestehender Anlagen - für den Konstrukteur gilt es, die Sicherheitstechnik so zu integrieren, dass unter Berücksichtigung der relevanten Normen und Vorschriften ein Optimum an Produktivität, Ergonomie und Wirtschaftlichkeit erreicht wird. Die Berücksichtigung der relevanten Normen kann allerdings zur echten Herausforderung werden. Das Normenwerk unterliegt einem steten Wandel. Es werden Normen ersetzt, andere kommen hinzu und unter dem Strich steigt die Anzahl der harmonisierten Normen exponenziell an. Hier eigenes Safety-Know-how aufzubauen ist enorm schwierig und teuer. Nicht zuletzt auch deshalb, weil sich der Stand der Sicherheitstechnik stetig weiterentwickelt. Aus diesem Grund bietet Leuze Electronic als einer der Technologieführer im Bereich der optoelektronischen Sicherheitssensoren im Rahmen seiner Machine Safety Services ein Safety Consulting mit übergreifendem Know-how an. Davon hat auch Alexander Hiller bei der Realisierung einer optionalen optoelektronischen Sicherheitseinrichtung für die Maka-Fahrständermaschine DC 7 profitiert.

Vorkonfigurierte Maschinenlösung

"Das CNC-Bearbeitungszentrum DC 7 ist sehr kompakt, präzise und auf kurze Zykluszeiten ausgelegt. Ein typischer Einsatzbereich ist die Aluminiumbearbeitung in der Automobilindustrie", erzählt Alexander Hiller von Maka Systems in Nersingen. Ihre hohe Präzision erhält die DC 7 durch eine stabile Auslegung von Gestell und Aggregate-Träger sowie einem speziellen Spannsystem für schwere Bearbeitungsvorrichtungen. Die hohe Produktivität resultiert u.a. aus der Möglichkeit zur parallelen Bearbeitung der senkrecht angeordneten Werkstücke. Dazu kann die Maschine mit zwei unabhängig arbeitenden 5-Achs-Aggregaten ausgestattet werden. Ein weiteres Kennzeichen für die Performance der DC 7 ist ein robuster und schneller Wendetisch, der eine schnelle Wechselbeschickung, parallel zur Hauptzeit, ermöglicht. Einzig die Wendezeit von nur zwei Sekunden fließt in die Taktzeiten ein. "Je nach Hauptzeit können jedoch auch die Öffnungs- und Schließzeiten für das standardmäßig vorhandene Schnelllauf-Rolltor der Schutzeinrichtung am Wendetisch relevant sein. Hierfür werden jeweils drei Sekunden, also insgesamt sechs Sekunden benötigt", ergänzt Hiller. Mit dem Anspruch, genau diese Zeiten einzusparen, hat er eine alternative, optoelektronische Schutzeinrichtung konzipiert. Diese basiert auf vertikal angeordneten Sicherheits-Lichtvorhängen, die anstelle der mechanischen Einhausung mit dem Schnelllauf-Rolltor dreiseitig angebracht werden. Als Hintertretschutz kann ein Sicherheits-Lichtvorhang horizontal in Knöchelhöhe eingesetzt werden oder es können Sicherheits-Laserscanner mit frei definierbaren Schutzfeldern zum Einsatz kommen.

Geeignete Komponenten

Eine für den Wendetisch der DC 7 geeignete Lösung aus dem Produktportfolio von Leuze Electronic sind die Sicherheits-Lichtvorhänge MLC 500. Sie entsprechen Typ 4 nach IEC/EN61496 und erfüllen die Anforderungen nach Kategorie 4 und Performance Level PL e gemäß EN ISO13849-1. Mit robuster Ausführung in einem sehr schlanken Gehäuse bilden sie eine solide Grundlage für einen stabilen, zuverlässigen Anlagenbetrieb. Schon in der Basic-Version bieten die MLC 500 Sicherheits-Lichtvorhänge die erforderlichen Funktionen für die hier gestellte Aufgabe zur Gefahrstellensicherung sowie zur Gefahrbereichs- und Zugangssicherung mit Hand- und Fingererkennung. Für zusätzliche, zweckmäßige Funktionserweiterungen wie automatische Anlauf-/Wiederanlauf-Sperre (RES) sowie Schützkontrolle (EDM) oder darüber hinaus für unterschiedliche Betriebsarten wie etwa Muting, Geräteverkettung oder verschiedene Scan Modes, stehen weitere Geräteversionen zur Verfügung (Standard, Extended). Für den Hintertretschutz, der mit horizontal angeordneten MLC 500-Sensoren realisierbar ist, empfiehlt sich auch die Verwendung eines Sicherheits-Laserscanners RSL 400. Mit den kompakten Geräten setzt Leuze Electronic in der Königsdisziplin der Sicherheitssensorik weltweit einen neuen Standard. Mit bis zu 8,25m Reichweite, zwei unabhängig voneinander einstellbaren Schutzfunktionen und zwei Sicherheits-Schaltausgangspaaren (OSSDs) ermöglicht der RSL 400 das gleichzeitige Ausführen von zwei verschiedenen Schutzaufgaben mit nur einem Gerät. Und dies bei voller Erfüllung der EN ISO13849-1 und der EG-Maschinenrichtlinie.

Richtige Berechnung für Höhen und Abstände

Nach einer akribischen Risikobeurteilung und einer detaillierten Konzeption war letztlich noch die zentrale Frage nach den richtigen Mindestsicherheitsabständen und Mindesthöhen der Schutzeinrichtung im Hinblick auf Annäherungsgeschwindigkeiten von Körperteilen und in Bezug auf mögliches Übergreifen zu klären. Die entsprechenden Berechnungsgrundlagen liefert dafür die DIN EN ISO13855. Anders als die geläufigere DIN EN ISO13857 für schützende Konstruktionen geht diese Norm explizit auf berührungslos wirkende Schutzeinrichtungen ein. Darin wird die Vorgehensweise beschrieben, um die erforderlichen Sicherheitsabstände zwischen Schutzfeld und Gefahrenbereich in Abhängigkeit der jeweiligen Stoppzeiten zu bestimmen. "Mithilfe von Leuze Electronic haben wir die Dimensionen der optoelektronischen Schutzeinrichtung für den Wendetisch unserer DC 7 optimal ausgelegt, sodass die maximale Sicherheit gewährleistet ist und gleichzeitig möglichst wenig Platz im Zugangsbereich benötigt wird", resümiert Hiller. Das Hauptziel, nämlich die Einsparung der Öffnungs- und Schließzeiten für das standardmäßig übliche Rolltor, ist damit erreicht. Gleichzeitig bieten die Sicherheits-Lichtvorhänge anstelle der festen Einhausung erheblich mehr Bewegungsfreiraum für den Maschinenbediener. "Ein willkommener Nebeneffekt ist, dass im Unterschied zur rundum geschlossenen Schutzkabine die optoelektronische Schutzeinrichtung nach oben offen ist. So lassen sich die schweren Bearbeitungsvorrichtungen auf dem Wendetisch jetzt viel einfacher mittels Kran austauschen", ergänzt Hiller abschließend.

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