Computergestütztes System macht Maschinen sicher

Leider gibt es noch immer tödliche Arbeitsunfälle, die aus fehlender oder nicht korrekt installierter Sicherheitstechnik resultieren. Um dies zu verhindern, gibt es die Maschinenrichtlinie und eine Vielzahl von Normen, die die Anforderungen an die Sicherheit von Maschinen festlegen. So trifft beispielsweise die Norm EN ISO13855 eine Aussage über den minimalen Sicherheitsabstand von berührungslos wirkenden Schutzeinrichtungen, kurz BWS, zu Gefahrenquellen. Die Berechnung eines solchen Sicherheitsabstands erfolgt mit folgender Formel: S = K*T+C. Hierbei steht S für den minimal zulässigen Sicherheitsabstand und K ist ein Parameter für die Annäherungsgeschwindigkeit. T steht für den Nachlauf des gesamten Systems und setzt sich aus wiederum zwei Komponenten zusammen. Dabei ist t1 die Ansprechzeit der Schutzeinrichtung und t2 entspricht der Anhaltezeit der Maschine. C steht für den Eindringabstand der BWS. Gerade für t1 (Ansprechzeit der Schutzeinrichtung) und t2 (Anhaltezeit der Maschine) werden häufig Zeitkomponenten nicht korrekt bestimmt oder gar vergessen. In diesem Fall wird der Sicherheitsabstand zu gering ausgewählt. Somit ist es möglich, dass ein Bediener, trotz Auslösen einer Schutzeinrichtung, eine Gefahrenstelle erreichen kann, bevor diese zum Stillstand gekommen ist. Der Bediener der Maschine ist in Gefahr. Leider führen solch kleine Rechenfehler noch immer zu irreversiblen Unfällen und manchmal auch zu Todesfällen. Die Maschinenbauer und Konstrukteure sind verunsichert. Rechtzeitiger Stopp bewahrt vor Personenschäden Um sicherzustellen, dass nicht nur die richtigen Sicherheitsgeräte angeschlossen wurden, sondern diese auch korrekt installiert werden und die geforderten Sicherheitsabstände eingehalten werden, gibt es sogenannte Nachlaufmessgeräte. ABB hat den oben genannten Aspekt aufgegriffen und hierzu ein Produkt auf den Markt gebracht, das den oben beschriebenen Anforderungen entspricht. Smart trägt dazu bei, dass Mensch und Maschine gemeinsam agieren können. Falls es zu einem Fehlverhalten des Bedieners kommt, kann die Maschine rechtzeitig gestoppt werden, bevor Personenschäden entstehen. Smart nimmt nicht nur die Komponente Zeit auf, sondern ermöglicht auch mit Hilfe der Software die Berechnung des erforderlichen Sicherheitsabstands. Somit soll gewährleistet werden, dass die Maschine zum Stillstand kommt, bevor sie erreicht werden kann. Das System wird hauptsächlich als Werkzeug zur Messung und Analyse von beweglichen Maschinenteilen, aber auch an ganzen Anlagen eingesetzt. Parametrieren und Bedienen mit übersichtlicher Software Durch die Vielfalt an Zubehör ist es möglich, verschiedene Sensoren und Geber zur Messung der Nachlaufzeit und des Nachlaufwegs einzusetzen. Jeder Sensor kann einzeln parametriert und an die Messung angepasst werden. So lassen sich beispielsweise Not-Halt-Taster, Zweihandsteuerungen, Zustimmschalter, Türschalter, Lichtschranken, Lichtgitter und Lichtvorhänge, welche als Signalgeber dienen, überprüfen. Des Weiteren kann Smart über digitale Ein-/Ausgänge mit der Maschine kommunizieren. Über die Software Smart Manager wird das System eingestellt, parametriert und bedient. Bei ihrer Entwicklung wurde vor allem darauf geachtet, dass der Anwender sich nicht durch komplizierte, undurchsichtige Menüpunkte klicken muss, sondern die benötigten Menüpunkte einfach zu finden sind und eingestellt werden können. Die Messung selbst gestaltet sich flexibel. Dies ist auch notwendig, denn keine Maschine gleicht der anderen. So können bei einer Umformpresse ganz andere Gefahren auftreten als beispielsweise an einer Lasermaschine oder an einem Industrieroboter. Messung in drei Phasen Die teilweise sehr unsymmetrische Kraft- und Geschwindigkeitsentwicklung ist abhängig von der Maschine und deren Programmierung sowie den Eigenschaften der Antriebe und Steuerungseinheiten. Diese Faktoren können dazu führen, dass zu verschiedenen Zeitpunkten verschiedene Gefahren auftreten. Deshalb hat der Smart Manager drei Phasen für die Messung. Die erste Phase dient dem Start der Messung, die zweite Phase dient als Trigger der Sicherheitsfunktion, zuletzt kann mit der dritten Phase die Messung beendet werden. Jede Phase hat eine übersichtliche Anzahl an Auswahlmöglichkeiten die es dem Anwender ermöglichen die Messung sukzessive anzupassen. Durch das korrekte Einsetzen der drei Phasen wird ein Diagramm erzeugt, das zusätzlich visualisiert, zu welchem Zeitpunkt die Stoppfunktion eingeleitet wurde und wann die Maschine tatsächlich zum Stillstand kam. Um den schlechtesten Fall ermitteln zu können, ist eine Testmessung vorteilhaft, um so zu erkennen, in welcher Phase eines Zyklus die größte Anhaltezeit benötigt wird. Erst dann kann durch eine abgestimmte, an die Maschine angepasste Einstellung, der korrekte Zeitaufwand, den die Maschine zum Stillstand benötigt, gemessen werden. Für Maschinen, die sich abschließend noch mit einer geringeren Geschwindigkeit weiter bewegen, bevor sie zum absoluten Stillstand kommen, kann der Stillstand durch Bedienen der Software auf eine Geschwindigkeit von 2mm/s oder einen Weg von 2mm definiert werden. Dies ist jedoch nur bei besonderen Umständen zulässig, beispielsweise wenn eine Typ-C-Norm für die jeweilige Maschine dies erlaubt. Das heißt, die Maschine ist zwar noch nicht zum völligen Stillstand gekommen, birgt aber keine Gefahr für Bediener und Anwender mehr. Für den Fall, dass ein sogenannter Auslauf vorhanden ist, ermittelt dies die Software automatisch und ein Aufschlag auf die Nachlaufzeit wird automatisch errechnet. Diese zusätzlichen Informationen werden in einer Tabelle angezeigt und können zur Berechnung des Sicherheitsabstands hinzugezogen werden. Auch die Bearbeitung der Messsignale und die Errechnung von Durchschnittswerten oder Minimal-/Maximalwerten übernimmt die Software. Für die Berechnung des Sicherheitsabstands sind abschließend nur noch die Parameter K und C einzutragen. Als Ergebnis erscheint der erforderliche Sicherheitsabstand. Wenn die Messungen beendet sind, können die aufgenommenen Signale und Berechnungen als Datei abgelegt oder ausgedruckt werden. Bei zukünftigen Messungen kann festgestellt werden, ob Veränderungen an der Maschine vorliegen und es kann entsprechend darauf reagiert werden.