Sicherheits-SPS macht Fertigungslinie flexibler

Im Werkstückträgerstapel wird eine komplette Losgröße an Werkstücken in die Fertigungslinie eingebracht. Der Gelenkarm-Portalroboter entnimmt Werkstücke aus dem Rohteilstapel und belädt die Werkzeugmaschinen sowohl anforderungs- als auch prioritätsgesteuert. Die Werkstücke werden fertigbearbeitet im Fertigteilstapel abgelegt. Dieser wird nach dem Leerfahren der Anlage entnommen und ein neuer Werkstücktyp mit neuer Losgröße eingebracht. Dabei gewährleistet die neue Lösung von Jokab Safety durchgängige Maschinensicherheit gemäß Kategorie 4 nach EN954-1. Die Gelenkarm- Portalroboter GL30 und GL60 von Fibro-GSA Automation GmbH transportieren Nutzlasten bis 60kg inklusive Greifer in einem sechsdimensionalen Arbeitsbereich. Sie vereinen die Vorteile von Arbeitsraum erweiternden Lineareinheiten mit modernster Sechs-Achs-Robotik für maximale Bewegungs- möglichkeiten bei kompakter Baugröße. Durch die Sechs-Achs-Kinematik sind sie für alle Aufgaben prädestiniert, die komplexe Bewegungsabläufe erfordern und dabei wenig Raum für das Automatisierungssystem bieten. Je nach geforderter Ausrichtung des Arbeitsbereiches kann der Anbau des Roboters seitlich oder unter dem Portal hängend erfolgen. Dieses Konzept wurde erstmals bei der Firma Kaeser Kompressoren GmbH eingesetzt, wo man die durchgehende Fertigungsautomatisierung hochpräziser Werkstücke realisierte. Das Kernstück bildet dabei ein Gelenkarm-Portalroboter vom Typ GL60 in seitlicher Anbaulage an einem Linearportal mit einem Verfahrweg von 24m Länge. Bewegt wird eine Gesamtlast von bis zu 45kg einschließlich Greifer, bei einer maximalen Auslage von über 2m und hoher Wiederholgenauigkeit. Staufreie Beladung der Werkzeugmaschinen Da die Bewegungsmöglichkeiten des Gelenkarm-Portalroboters eine Maschinenbeladung durch schmale Frontluken erlauben, konnte die Firma Kaeser Kompressoren in der Anlage auch Werkzeugmaschinen verwenden, die für die Beladung von oben durch herkömmliche Portalsysteme nicht geeignet wären. Der Gelenkarmportalroboter übernimmt in dieser Anwendung sowohl das Handling einzelner Werkstücke als auch das Umsetzen der Roh- und Fertigteilträger innerhalb der Anlage. Diese Flexibilität wird durch den Einsatz eines Dockingsystems erreicht, das einen automatischen Greiferwechsel ermöglicht und somit maximale Variabilität im Teilehandling garantiert. Die Werkstücke werden in gestapelten Werkstückträgern in die Anlage eingeschleust. Der Roboter entnimmt Werkstücke aus dem Rohteilstapel und belädt die Werkzeugmaschinen. Nach dem Durchlaufen eines mehrstufigen Fertigungsprozesses werden die Werkstücke komplett fertig bearbeitet im Fertigteilstapel abgelegt. Klar abgegrenzte Schutzbereiche Die Werkzeugmaschinen werden anforderungsgesteuert und prioritätsgestaffelt be- und entladen, sodass man auch bei typenspezifisch stark abweichenden Maschinenlaufzeiten eine maximale Ausbringung erreicht. Auch das zusätzliche Ein- und Ausschleusen von Werkstücken über einen Inspektionsplatz ist möglich, ohne dass Teilestaus entstehen, da die Anlagensteuerung Stausituationen erkennt und gezielt beseitigt. Die Gesamtanlage gliedert sich in mehrere durch Schutzeinrichtungen abgegrenzte Bereiche, die während des laufenden Betriebs vom Bediener aus der Verkettung genommen, betreten und wieder eingebunden werden können. So lassen sich beispielsweise Maschinenstörungen beheben, ohne den Automatikablauf unterbrechen zu müssen. Die Zugangsanforderung erfolgt über Tastengehäuse an den Schutztüren, die über AS-i Safety at Work direkt mit der Sicherheitssteuerung verbunden sind. Hat der Roboter den angeforderten Bereich verlassen, wird dieser durch einen pneumatisch ausgefahrenen Sperrbolzen mechanisch gegen ein erneutes Einfahren des Roboters geschützt und der Türschalter durch die Sicherheits-SPS Pluto freigegeben. Sensoren mit AS-i Safety at Work Schnittstelle Sowohl die Türschalterstellung als auch die Endlagenüberwachung des Sperrbolzens und die Roboterposition werden über sichere Sensoren mit AS-i Safety at Work-Schnittstelle direkt an die Sicherheits-SPS übertragen. Diese Art der Zugangssteuerung bietet zudem den Vorteil, dass man die Anlage während des Leer- bzw. Vollfahrens fließend auf einen neuen Teiletyp umrüsten kann und somit den Anlagenstillstand durch Rüstzeiten minimiert. Die hierfür normalerweise notwendige Hardware wird durch den Einsatz der Sicherheits-SPS Pluto von Jokab Safety reduziert und bietet zusätzlich Flexibilität und Leistungsreserven für spätere Anpassungen. Die berührungslosen Sensorpaare Eden bestehen aus dem aktiven, elektrisch verdrahteten Teil Adam und dem als Betätiger wirkenden Teil Eva. Der Sensor ist nur dann aktiviert, wenn Adam und Eva sich gegenüberstehen. Dabei gewährleistet die große Toleranz für Abstand und Versatz zwischen Adam und Eva eine völlig unproblematische Montage. Der Sensor hat einen Schaltabstand von 0 bis 15mm und arbeitet wartungs- und verschleißfrei. Dank des einzigartigen dynamischen Ein- und Ausgangssignals lassen sich bis zu 150 Sensoren mit einer Sicherheits-SPS Pluto einkanalig überwachen. In der Fibro-GSA Automation GmbH haben sich 2004 zwei starke Partner im Bereich der Industrie- und Prozess-Automation zusammengeschlossen: die 1975 gegründete GSA Automation GmbH und der Bereich Automation + Robotik der 1958 gegründeten Fibro GmbH. Am Standort in Haßmersheim planen und fertigen 220 Mitarbeiter Automatisierungslösungen für einen weltweiten Kundenkreis, vorwiegend aus den Bereichen Automobilindustrie und Bearbeitungsmaschinen. Als Systempartner in allen Bereichen der Automatisierungstechnik bietet Fibro-GSA Automation sowohl individuelle Komplettlösungen als auch Standardmodule aus einer Hand. Leicht demontierbare Aluminium-Schutzumhausungen Da die Produktionsanlagen gelegentlich erweitert oder innerhalb des Betriebs verlagert werden, kommt der leichten Demontierbarkeit des Schutzzauns eine große Bedeutung zu. Jokab Safety hat ein weiterentwickeltes Aluminium-Zaunsystem mit der Bezeichnung Quick-Guard E (Economy) auf den Markt gebracht. Es hat eine patentierte Gitter-Verriegelung, ein neues Wellengitter und neue U-Profile. Mit der neuen Gitter-Verriegelung ist es einfach, das Wellengitter mit dem Zaunpfosten zu befestigen. Horizontale Zwischenprofile zum Stabilisieren des Wellengitters sind nicht erforderlich. Mithilfe des AutoCAD-Programms SafeCAD kann Jokab Safety innerhalb kürzester Zeit 3D-Systemlösungen entwickeln. 3D-Zeichnungen, Schnittlisten, Stücklisten usw. werden von SafeCAD ausgegeben. Die Zeichnungen dienen auch als Montageinformation. AS-i-Sicherheit im SPS-System enthalten Das Pluto AS-i-Modul von Jokab Safety vereint die Funktionen des herkömmlichen AS-i-Masters und AS-i-Sicherheitsmonitors in einem einzigen Modul. Die Sicherheits-SPS Pluto AS-i kann Sicherheitsknoten sowie Steuerausgänge überwachen, insgesamt bis zu 31 sichere/nicht-sichere Knoten. Es ist auch möglich, das neue Modul einzusetzen, um ein System auf herkömmliche Weise mit einem separaten AS-i-Master zu überwachen. Bis zu 32 AS-i-Plutos oder andere Pluto-SPS- Ausführungen lassen sich über den Pluto-CAN-Bus vernetzen. Das Pluto-AS-i- Modul kann Informationen von den anderen Pluto-Modulen und den an ihnen angeschlossenen Unfallschutzgeräten am Bus sicher auslesen. Das gesamte Sicherheitssystem kann man mit dem Programmierwerkzeug \’Pluto Manager\‘ mit vorgegebenen Sicherheitsfunktionsblöcken aus der Bibliothek programmieren. Pluto AS-i hat auch 13 reguläre E/A, von denen vier als sichere Analogeingänge arbeiten können. Sicherheits-SPS-System mit zusätzlichen Funktionen Die Sicherheits-SPS Pluto B46-6 von Jokab Safety ist nur 90mm breit und wird der Nachfrage nach einer kompakten Sicherheits-SPS mit mehr E/A gerecht. Die B46-6 hat insgesamt 46 E/A, sechs davon sind unabhängige Sicherheitsausgänge. Außerdem können 16 E/A wahlweise als Ein- oder Ausgänge benutzt werden, und 24 Eingänge sind für Unfallschutzgeräte und sonstige Sensoren bestimmt. Da die Programmierung über die Pluto Manager Software im Kontaktplan erfolgt, eignet sich Pluto sowohl zur Sicherheitsüberwachung als auch zur Steuerung kleinerer Maschinen. Eine Bedienstation (Mensch-Maschine-Schnittstelle HMI) lässt sich direkt an die serielle Schnittstelle oder den Sicherheits-CAN-Bus anschließen. Pluto ist eine Sicherheits-SPS \’All Masters\‘, die den Entwurf von Sicherheitssystemen vereinfacht und der höchsten Sicherheitskategorie 4 nach EN 954-1 entspricht. Alle Plutos sind Master-Geräte und können sich somit am Netzwerk gegenseitig sehen und Entscheidungen bezüglich ihrer eigenen unmittelbaren Sicherheitsumgebung treffen. Das System wird mit dem Pluto Manager programmiert, einem auf Windows basierenden Programmierwerkzeug, das sowohl TÜV-zugelassene Sicherheitsfunktionsblöcke als auch freie Programmierung ermöglicht. Programmierung im Kontaktplan ist ebenfalls möglich. Mit einem Gateway lassen sich die Informationen von einem Pluto-Netzwerk an andere Bussysteme, wie Profibus DP, CAN-open, DeviceNet und Ethernet, übertragen und somit größere Systeme schaffen. Die nur 22,5mm breiten Sicherheitsrelais BT50 und BT51T sind für den Anschluss von Unfallschutzgeräten wie Not-Halt-Tastern und zum Erweitern der Anzahl von Ausgängen bestimmt. Das BT51T besitzt vier zweifache Schließer als Sicherheitsausgänge, einen Testeingang, eine vollständige interne Überwachung und durch Verdrahtung wählbare Verzögerungszeiten von 0 bis 1,5s. Der Testeingang dient zur Überwachung, dass Schütze oder Magnetventile abgefallen und wieder rückgesetzt sind, bevor ein Wiederanlauf zugelassen werden kann. Der Testeingang kann auch zum Starten verwendet und die Starttaste überwacht werden. Durch entsprechende Beschaltung der Anschlüsse kann man die vier Sicherheitsausgänge verzögern.