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DER KONSTRUKTEUR 10/2015

DER KONSTRUKTEUR 10/2015

MASCHINENSICHERHEIT I

MASCHINENSICHERHEIT I SPECIAL Den Dreh raus Sonder-Sicherheitskupplung vermeidet Stillstandszeiten in Schraubapplikation Prozessstabilität gerät immer stärker in den Fokus des Maschinenbaus. Gefordert sind Sicherheitsmechanismen, die bei Problemfällen sofort eingreifen und größere Schäden und Ausfälle verhindern. Mech anische Sicherheitskupplungen leisten hier einen wichtigen Beitrag. Störungen in der Verschraubungseinheit kam es ohne Sicherheitskupplungen früher zu erheblichen Stillstandszeiten, da die Montagestation direkt und ohne Zeitpuffer mit den weiteren Bearbeitungszentren verknüpft ist“, schildert Dirk Steimann die Ausgangssituation. „Durch das Untersetzungsverhältnis des Schraubgetriebes war es vorher nicht möglich, mithilfe des Antriebsmotors in Gegenrichtung das nötige Drehmoment zu erzeugen.“ Verkantete Schrauben konnten daher nur mit großem Aufwand entfernt werden – die ganze Montagelinie stand so lange still, bis durch einen Eingriff von außen die Ursache für den Crash beseitigt war. Inzwischen wurde der Aufbau der Fertigungslinie angepasst, berichtet Steimann: „Dank des neuen Konzepts unter Verwendung der Sicherheitskupplungen mit Überlast- und Blockfunktion kann jetzt ein stärkerer Antriebsmotor verwendet werden. Dieser löst verkantete oder defekte Schrauben problemlos.“ Damit konnte die Aufhebung von Blockaden faktisch in die Automatisierung integriert werden. Ein positiver Nebeneffekt stellt sich zudem ein: Alle Maschinenkomponenten werden passiv vor Folgeschäden geschützt. Verschiedene Funktionsweisen Zu den hoch automatisierten Industrien zählt die Automobilbranche. Hier vermeiden Sicherheitskupplungen beispielsweise Blockaden in vollautomatisierten Montagelinien, die zu längerfristigen Ausfällen führen können. „Diese kompakten Bauteile haben eine enorm große Wirkung“, erläutert Dirk Steimann, Mitarbeiter im Vertriebsteam des Kupplungsspezialisten R+W. „Sicherheitskupplungen schützen die Maschinen und vermeiden längere Stillstandszeiten – und damit hohe wirtschaftliche Folgekosten.“ So löste R+W das Problem eines Herstellers von Dieseleinspritzpumpen. „Auf jede Pumpe wird ein Abschlussdeckel verschraubt. Die notwendigen Schrauben werden ungeordnet und ohne Qualitätskontrolle in ein Magazin geschüttet. Von hier aus werden sie in die Schraubeinheit überführt, wo sie automatisch mit einer sehr hohen Geschwindigkeit, mit 15 Nm Anzugsmoment, verschraubt werden. Verkantete oder fehlerhafte Schrauben können bei dieser Prozedur einen kompletten Stillstand auslösen.“ Eine Sicherheitskupplung sollte daher im Notfall den Antrieb sicher bei einem Drehmoment von 20 Nm in Einschraubrichtung von der Schraubeinheit trennen. Nach erfolgter Trennung steht jedoch noch eine weitere Aufgabe an, ohne die der Betrieb der Linie nicht wieder anlaufen kann: Die festsitzenden Schrauben müssen in umgekehrter Drehrichtung mit hohem Drehmoment wieder herausgedreht werden. Prozesssicherheit im Fokus Was zunächst nach einer einfachen Aufgabe klingt, birgt Tücken im Detail. So darf die Sicherheitskupplung bei Überlast nur in Einschraubrichtung auslösen und nicht – wie sonst üblich – in beide Drehrichtungen. Denn die Schraube soll ja in Gegenrichtung gelöst werden. Die von R+W angepasste Sonderlösung einer SK1/60-Kupplung dient daher nur in einer Richtung als Drehmomentbegrenzung. „Diese Sonder­ Sicherheitskupplung wirkt umgekehrt dann vielmehr als starre mechanische Verbindung, die die Gegenkraft zum Lösen der Schraube aufbringt“, beschreibt Steimann die Blockfunktion. Mit diesem Schutzmechanismus ist die Funktionsfähigkeit der Linie jetzt auf einem ganz anderen Niveau gewährleistet. „Bei Genaue Dimensionierung Nach Beseitigung der Überlast rastet die Kupplung nach 60° automatisch wieder ein. Diese Durchrastfunktion ist wichtig, da innerhalb der Montagelinie ein manuelles Wiedereinrasten aufgrund der baulichen Verhältnisse unmöglich wäre. Lediglich bei einer benötigten Veränderung des auslösenden Drehmoments müsste eine Zwischenplatte oder ein Flansch abgebaut werden, damit die Einstellmutter der SK1 für den Eingriff erreichbar wird. Dies ist jedoch der Ausnahmefall. Je nach Modellreihe und Bedarf sind darüber hinaus jedoch noch weitere Einrastwinkel und Funktionsweisen möglich. So rastet die winkelsynchrone Ausführung zum Beispiel nach exakt 360° wieder ein. www.rw-kupplungen.de Werden Sicherheitskupplungen frühzeitig in der Applikationsplanung mitbedacht, hat das positive Auswirkungen auf die gesamte Maschinendisposition. Da die Drehmomentbegrenzer das System zuverlässig vor Drehmomentüberlasten schützen, können weitere Komponenten, wie beispielsweise Getriebe oder Spindeln, von Anfang an zielgenauer und ohne übertriebene und zusätzliche Sicherheitsfaktoren ausgelegt werden. Hierdurch können Kosten, Bauraum und Gewicht eingespart werden. Zusätzlich erhöht sich sowohl die Prozesssicherheit als auch die Lebensdauer der gesamten Anlage. 84 Der Konstrukteur 10/2015

SPECIAL I MASCHINENSICHERHEIT Sicherheit mit neuer Lichtschranke Mit dem Sicherheits-Überwachungsgerät MSI-TRM werden die Lichtschranken SLS 46C zu Typ 4 Sensoren, mit dem MSI-TR1 zu Typ 2 Sensoren. Ob Typ 4 oder Typ 2 – die Überwachungsgeräte sind Teil einer großen Produktfamilie für verschiedenste Anwendungen in den Bereichen Intralogistik, Verpackungstechnik, Montage/Handhabung sowie in der Holz-, Papier- und Druckindustrie. Typ 4 Sensoren haben im Moment eine besondere Relevanz. Denn die angepassten Normen IEC 61496-1 und EN 614961-1 stufen bei Typ 2 Sensoren den Performance Level von PL d auf PL c herab. Infolge dessen ist, wenn gemäß einer Risikobeurteilung ein Performance Level PL d erforderlich ist, eine Absicherung mit Typ 2 Sensoren nun nicht mehr möglich. Hierfür müssen jetzt Typ 4 Sensoren eingesetzt werden. Die neue Sicherheits-Lichtschranke von Leuze ist hier eine geeignete Lösung. Innerhalb der Baureihe stehen Sensorvarianten mit Rotlicht oder Infrarot, mit M12-Stecker oder Kabelanschluss zur Verfügung. www.leuze.com Highspeed-Picker mit Safety-Funktionalität Der EGP Safety von Schunk ist ein elektrischer Kleinteilegreifer mit richtungsunabhängiger Greifkraftsicherung, der Performance-Level d/SIL3-zertifiziert ist. In Kombination mit einem Safety-Modul ermöglicht er die Funktionen SOS und STO. Wird der Montageprozess mit Notabschaltung unterbrochen, geht das Modul in einen sicheren Stopp. Dabei wird er kontinuierlich bestromt, so dass gegriffene Teile gehalten werden. Sobald die Spannung wieder anliegt, schaltet der Greifer verzögerungsfrei in den regulären Modus zurück. Angesteuert wird er über ein Safety-Modul und vier induktive Näherungsschalter. Die Greifkraft des Highspeed-Pickers kann in zwei oder vier Stufen eingestellt werden. Die komplette Elektronik ist im Inneren verbaut. Bürstenlose Servomotoren und eine Kreuzrollenführung gewährleisten einen hohen Wirkungsgrad. Da er auf der Plattform des Kleinteilegreifers MPG-plus basiert, kann er vorhandene Anlagen einfach von Pneumatik auf Elek trik umrüsten. www.schunk.com Optionsmodul ermöglicht neue Befehlsfunktionen Ein Optionsmodul erweitert das Sicherheitsschalter- und Schlüsseltransfersystem Safemaster STS von Dold. Befehls-, Melde- und Not-Halt- Funktionen können einfach in neue und bestehende Sicherheitskonzepte eingebunden werden. So wird das System zum Kontrollzentrum, von dem aus Befehlsfunktionen, Zustandsanzeigen, Freigaben sowie Haupt- und Wartungszugänge überwacht werden können. Mit dem System lassen sich verschiedene Verriegelungseinheiten realisieren und mit Befehlsfunktionen des Optionsmoduls kombinieren. Dieses wird unterhalb von Schalter- und Zuhalte- Einheiten installiert und über Steckverbinder angeschlossen. Die schmale Bauform gestattet eine platzsparende Montage am Schutzzaun. Damit ermöglicht das Modul die direkte Befehlsausführung an Zugängen von Maschinen und Anlagen. Auch als Stand-Alone kann das Modul als Benutzerschnittstelle eingesetzt werden. Die Edelstahlausführung sorgt für Stabilität und Sicherheit auch in rauer Umgebung. www.dold.com Lösung für die sichere Bewegungsüberwachung Für die sichere Bewegungsüberwachung von Maschinen und verketteten Anlagen bietet Pilz für die Steuerungen PSSuniversal PLC und PSSuniversal multi im Automatisierungssystem PSS 4000 das neue E/A-Modul PSSu K F EI an. Das Modul ermöglicht Sicherheitsfunktionen zur Drehzahlüberwachung mit nur einem Sin-/Cos-Drehgeber oder in der Kombination von Drehgeber und Initiator mit zusätzlicher Getriebeüberwachung. Da sich die Neuentwicklung an alle gängigen Drehgeber-/Feedbacksysteme (sin/cos, TTL, HTL, Initiatoren) anschließen lässt, können vorhandene Gebersysteme weiter genutzt werden. Das Modul verfügt über eine lokale Schnellabschaltung von Antrieben unabhängig von der PLC-Zykluszeit. Pro Steuerung lassen sich bis zu acht Achsen bis PL d überwachen. Damit eignet sich die Motion-Monitoring-Lösung mit PSS 4000 vor allem für größere Anwendungen. Die sichere Überwachungsfunktion ist komplett in die Anwendersoftware integriert. So können Anwender über das Software-Tool die Drehzahlfunktionen einrichten. www.pilz.com SMARTER PRODUCT USABILITY EFFIZIENTE INBETRIEBNAHME – SICHERHEITS-LICHTVORHÄNGE MLC 500 / 300 www.leuze.de easy handling. Motek, Halle 7, Stand 7526 Leuze.indd 1 07.09.2015 15:08:24 AZ_Der_Konstrukteur_185x30_MLC_M_01.indd 1 Der Konstrukteur 06.08.15 10/201515:15 85

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