Strenge Auflagen: Sicherheit von Roboterzellen

Die Firma VICI & C. hat sich auf die Entwicklung und Herstellung kundenspezifischer Roboterzellen für fördertechnische Anlagen spezialisiert, in denen verschiedene Produkte abgefüllt und verpackt werden. Das Unternehmen kann auf langjährige Erfahrungen auf diesem Gebiet zurückblicken und fertigt jährlich mehrere, teilweise recht unterschiedliche Roboterzellen. Verladestation mit zwei Drehtischen Eine Roboterzelle (Bild 1) bedient eine Fertigungslinie für Sonderteile aus Metall, die in die dafür vorgesehenen Verpackungen eingelegt und dann auf einer Palette abgestellt werden müssen. Die Maschine stellt eine Verladestation dar, die aus einem Förderband und zwei Ablade- und Palettierstationen besteht. Sie setzen sich aus zwei Drehtischen zusammen, denen jeweils zwei Paletten zugeordnet sind. Die Anlage erfordert einen sicheren Zugang zu dem von Unfallschutz-Lichtschranken geschützten Verladebereich, um die fertig beladene Palette abzuladen, während der Roboter frei die andere Palette beladen kann, die im Gefahrenbereich abgestellt ist. Dieses Problem wurde mit den berührungslosen Sicherheitssensoren Eden (Bild 2) gelöst. Aufgrund ihres Schaltabstands von bis zu 15mm ermöglichen sie die Anbringung an den beweglichen Schutzvorrichtungen, ohne dass sich der Anwender um die Verbiegung der Schutzelemente und die Genauigkeit der Befes­tigungsposition des Sensors kümmern muss. Sobald Eden ein Zustimmungssignal erteilt, weil sich der Tisch in der richtigen Position befindet, wird die Lichtschranke gemutet, sodass der Bediener in Sicherheit den Verladebereich betreten und die fertig beladene Palette entfernen kann, ohne dass der Fahrer vom Gabelstapler absteigen und die Mutingfunktion zurückstellen muss. Sicherer Zugang zum Gefahrenbereich Eine weitere Problematik bestand darin, dass der Bediener den Gefahrenbereich betreten muss, um die endgültigen Einstellungen für die Wegstrecken des Roboters in das Programm eingeben zu können. Aufgrund der Sicherheits-SPS Pluto und eines speziellen Funktionsblocks war es möglich, den an der Bedienstation des Roboters befindlichen Zustimmungstaster zu überwachen und den Zugang zum Gefahrenbereich zu ermöglichen. Dabei wird die Entriegelung der an den beiden Zugangstüren (Bild 3) angebrachten elektrischen Zuhaltevorrichtungen überwacht, in- dem deren Öffnung getrennt und völlig unabhängig voneinander gesteuert wird. Die Sicherheitsschalter mit Zuhaltung in herkömmlicher Bauart wurden mithilfe von Anpassungsgeräten Tina 2A zum dynamisch kodierten Sicherheitssignal des elektronischen Überwachungssystems Vital kompatibel gemacht. Dabei benutzt man ein Überwachungssystem oder einen einzelnen Eingang der Sicherheits-SPS. Trotz der Reihenschaltung der Öffnerkontakte bleibt die Sicherheitskategorie 4 erhalten. Eine zusätzliche Schwierigkeit ergab sich aus der Notwendigkeit, aufgrund der großen Reichweite des Roboters, innerhalb des Gefahrenbereichs eine Vorab-Rückstellstation vorzusehen, nämlich in der Totzone in Bezug auf die Rückstelltaster, die in der Nähe der Zugangstüren angebracht sind. Das dient dazu, den Aufenthalt von Personen an einer Stelle, die von der jeweiligen Tür aus nicht einsehbar ist, sowie die dramatischen Unfallfolgen auszuschließen. Auch hier wurde die Sicherheit sämtlicher Abläufe von einem Funktionsblock der für diesen Zweck übergeordneten SPS gesteuert und überwacht. Unfallschutzgeräte mit Schaltkontakten Mithilfe von Tina-Adaptern lassen sich die Schaltzustände der mechanischen Ausgangskontakte von Unfallschutzgeräten in dynamische Signale umwandeln und anschließend im Sicherheitsmodul oder in einer Sicherheits-SPS auswerten. Auf diese Art kann der Anwender beliebige sicherheitsgerichtete Schalter, Befehlsgeber oder Halbleiterausgänge miteinander in Reihe schalten und in den Sicherheits-Schaltkreis einbinden. Elektronisches Sicherheitsmodul Das 22,5mm breite elektronische Sicherheitsmodul Vital (Bild 4) bildet das Herzstück eines Konzeptes, das es ermöglicht, viele unterschiedliche, an die gleiche Sicherheitsschaltung angeschlossene Unfallschutzgeräte zu installieren und trotzdem die Sicherheitskategorie 4 gemäß EN954-1 zu erreichen. Das Sicherheitsmodul überwacht die angeschlossenen Unfallschutzgeräte dynamisch und verfügt über automatische oder manuelle Rückstellung, Überwachung nachgeschalteter Schütze, zweifache Schließer-Sicherheitsausgänge und einen Informationsausgang für Rückstellanzeige und Zustandsinformation für die SPS. Die Module haben eine LED-Anzeige für \’Spannung ein\‘, Anwesenheit von dynamischen Signalen sowie Ausgangszustand. Abnehmbare Klemmenleisten erleichtern die Fehlersuche und den Modulaustausch. Vital kann bis zu 30 Geräte dynamisch überwachen. Die zwei Ausgänge haben ein Schaltvermögen von 6A/250Vac/ 1.500VA/150W. Flexibilität für Kundenzufriedenheit Aufgrund des neuen Konzeptes konnten Zeiteinsparungen beim Aufstellen und Prüfen der Sicherheitseinrichtungen erzielt werden. Zudem ließ sich die Sicherheits-SPS Pluto flexibel programmieren. Da die Anzahl der E/As durch Einbindung des Sicherheitsmoduls verringert werden kann, war es möglich, die gesamte Steuerung mit nur einer SPS Pluto S20 zu verwirklichen. Die Möglichkeiten des Systems, bestehende Systeme zu integrieren, ermöglichen den Entwurf von ganz unterschiedlichen Sicherheitssys­temen der Sicherheitskategorie 4 gemäß der europäischen Norm und den nordamerikanischen Vorschriften CSA und UL.