MecLock Sicherheitshubsäulen – die Alternative für sichere Handarbeitsplätze

Die Gestaltung von Produktions- und Montageanlagen wird immer stärker durch geltende Norm- und Sicherheitsanforderungen beeinflusst. Dabei sehen sich Konstrukteure zunehmend mit zwei Problemfeldern konfrontiert. Im Fokus der Konstruktion stehen zum einen die Produktivität und somit auch die Bedienbarkeit der Anlage. Andererseits stehen diese Wünsche oft in Konflikt mit den notwendigen Sicherheitsvorkehrungen für den Personenschutz. Sicherheitslichtvorhänge haben sich in vielen Einsatzfeldern bewährt und sind weit verbreitet. Ein Nachteil der Lichtvorhänge ist beispielsweise aber, dass sie mit einem verhältnismäßig großen Abstand zum Arbeitsprozess installiert werden müssen. Für den Bediener hat dieser Abstand eine schlechte Arbeits­ergonomie zur Folge. Ebenso resultieren daraus unnötige Lauf- und Greifwege, weshalb zwangsläufig verlängerte Taktzeiten notwendig sind. Ein Schutz vor Prozessunterbrechungen durch unbeabsichtigtes Eingreifen in den aktivierten Sicherheitsbereich ist bei Sicherheitslichtvorhängen ebenso wie der Schutz vor herausfliegenden Prozessteilen nicht gegeben. Bei Änderungen oder Optimierungen im Produktionsprozess müssen zudem aufwendige Nachlaufmessungen durchgeführt werden. Die zuvor erwähnten Nachteile sind aufgrund der Praxiserfahrung mit Lichtvorhängen bereits bekannt. Sie werden in vielen Fällen durch trennende Schutzeinrichtungen, welche mittels Bumperleisten gesichert sind, umgangen. Diese Methode bietet Schutz vor umherfliegenden Prozessteilen, reduziert Prozessunterbrechungen und ermöglicht dem Bediener kurze Lauf- und Greifwege im Arbeitsprozess. Die Sicherungseinrichtung mittels Bumper- oder elektrischer Kontaktleiste ist in vielen Fällen jedoch auch ein Problem. Besonders, wenn kurze Taktzeiten oder die Einhausung von großen Schutzbereichen und die daraus resultierenden schweren Schutzanlagen eine Zielvorgabe bei der Konstruktion der Anlage sind. Dieses Problem kann als Schutztürparadoxon beschrieben werden. Auf der einen Seite sind schnelles Schließen und Öffnen der Schutzeinrichtung gefordert, woraus hohe dynamische Massen und einhergehend damit hohe Schließ- und Einklemmkräfte entstehen. Die Sicherheitsseite hingegen erfordert einen zuverlässigen Einklemmschutz mit sehr geringen Betätigungskräften zum Auslösen der Stoppfunktion. Eine weitere Frage, die es zu klären gilt, ist der Absturzschutz der Sicherungseinrichtung bei Energieausfall. Zudem entstehen im laufenden Betrieb oftmals Komplikationen mit gebrochenen Sensorkabeln, die an beweglichen Teilen der Schutzeinrichtung mitgeführt werden müssen. Um diese Probleme zu umgehen, wird häufig auf eine altbewährte und recht einfache Lösung zurückgegriffen. Die Zweihand-Steuerung erscheint dann in vielen Fällen als praktikabler Ausweg. Allerdings kann der Bediener während des Prozesses keine weiteren Aufgaben wahrnehmen, beispielsweise die Bedienung einer zweiten Arbeitsstation oder die Qualitätskontrollen zuvor gefertigter Teile. Zudem bieten Zweihand-Steuerungen allein dem Bediener Schutz. Weitere Personen, die am Arbeitsprozess beteiligt sind, arbeiten ohne jeglichen Schutz vor dem laufenden Prozess, was oft nicht den aktuellen Anforderungen an den Personenschutz entspricht. Die Strasser GmbH mit Sitz im oberschwäbischen Weingarten bietet eine Alternative zur Absicherung von Handarbeitsplätzen. Die aktuelle Baureihe der elektrischen Sicherheitshubsäulen Mec-Lock bietet einen dynamischen Servomotor mit integrierter Positionssteuerung. Das Mec­Lock-System ist ein inhärentes Sicherheitskonzept auf Basis einer rein mechanischen Kontaktleiste. Diese übernimmt den sofortigen Stopp des Schutzfelds ohne Nachlauf. Durch die Selbsthemmung des Schutzfelds sind die Schließkräfte bei voller Verfahrgeschwindigkeit und hohem Gewicht gering. Eine Steuerung ist für die Stoppfunktion nicht notwendig. Aufgrund der rein mechanischen Lösung ist somit auch der Absturzschutz konstruktiv realisiert, weshalb kein sicheres Antriebssystem notwendig ist. Die nachlauffreie Technik ermöglicht deshalb Verfahrgeschwindigkeiten von bis zu 1,5m/s. Dies wird auch durch den Einsatz eines dynamischen Kompakt-Servomotors in den Sicherheitshubsäulen der aktuellen Generation ermöglicht. Die Antriebseinheit bestehend aus Motor, Servoregler und Positioniersteuerungen bildet eine komplette Einheit. Sämtliche Fahrdatensätze sowie die Beschleunigungs- und Bremsrampen sind ebenfalls bereits im Antrieb hinterlegt. Die Inbetriebnahme der Sicherheitshubsäule gestaltet sich dahingehend recht einfach, da die Position des Schutzfelds nur über Eingänge angesteuert wird. Ein weiterer, wirtschaftlicher Vorteil ist die integrierte Positioniersteuerung des Antriebs. Diese ermöglicht das Ansteuern von Zwischenpositionen mit größerer Eingriffshöhe für Rüstarbeiten und geringen Öffnungshöhen während des Produktionsprozesses, um Taktzeitverkürzungen zu erreichen. Um einen Arbeitsplatz sicher und wirtschaftlich zu gestalten, bedarf es vielen Vorüberlegungen. Es müssen u.a. die Standorte des Bedieners oder der Teilepuffer sorgfältig gewählt werden. Wird dabei der Einsatz von Lichtvorhängen zur Absicherung der Gefahrenstelle in Erwägung gezogen, kommt man spätestens bei der Planung des Bewegungsablaufs häufig in Konflikt mit der Platzierung des Lichtgitters. Der Bediener ist hierdurch beim Bestücken der Maschine oftmals in seiner flüssigen Bewegung gestört. Dies kostet zum einen wertvolle Zeit und zum anderern ist dies die Arbeitsergonomie und somit auch indirekt die Gesundheit des Arbeiters betreffend nicht förderlich. Im Gegenzug bieten MecLock Sicherheitshubsäulen bei offenem Schutzfeld völlige Bewegungsfreiheit. Sämtliche Teile liegen somit innerhalb des Greifradius des Arbeiters. Einem flüssigen Prozessablauf sind somit durch die erforderlichen Sicherheitsmaßnahmen keine Grenzen gesetzt. Um diesen bereits im Vorfeld detailiert zu planen, bedienen sich Konstrukteure immer häufiger des sogenannten \’Cardboard Engineering\‘. Neben der optimalen Arbeitsplatzgestaltung bieten MecLock-Sicherheitshubsäulen im Hinblick auf Doppelarbeitsplätze und Mehrmaschinenbedienung Potenzial für Produktivitätssteigerungen. Oftmals wird bei Arbeitsplatzverkettungen mit Absicherungen durch Sicherheitslichtgitter, unnötig die Taktzeit verlängert. Der Prozess kann bei dieser Sicherungsmethode erst gestartet werden, wenn der Bediener aus dem Sicherheitsbereich ausgetreten ist. Bei den Sicherheitshubsäulen geschieht der Prozessstart unmittelbar nach der Beladung durch schnelles Schließen des Schutzfelds. Somit schlagen bei einer Zweimaschinenbedienung mit Lichtgitterabsicherung je Takt vier kurze Wegstrecken zusätzlich und die verzögerte Auslösung des Prozessstarts negativ zu Buche. Je nach der Dauer der Prozesszeit könnte sogar ein Maschinenstillstand an der einen Station auftreten, während der Bediener seine zweite Station bedient. Zusammenfassend sind mit MecLock-Sicherheitshubsäulen effektive Taktzeiten zu realiseren; unnötige Wegstrecken, Wartezeiten und Verzögerungen beim Prozessstart entfallen. Kasten: Wie funktioniert MecLock? Das Türblatt bzw. das Schutzfeld der Schutzeinrichtung wird pneumatisch oder elektrisch angetrieben. Greift der Werker oder Roboter während der Schließbewegung in die bewegte Schutzeinrichtung ein, wird die Kontaktleiste mechanisch verdreht. Diese Verdrehung löst eine sofortige, selbsthemmende Blockade der Schutzeinrichtung im Führungssystem aus. Das Antriebssystem entkoppelt sich selbstständig. Der nachlauffreie Stopp des Türblatts bzw. des Schutzfelds verhindert ein Einklemmen des Bedienpersonals in die Schutzeinrichtung. Beim Rückhub des Antriebs wird die Schutzeinrichtung automatisch wieder eingekoppelt.