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Industrielle Automation 6/2015

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Industrielle Automation 6/2015

SPS IPC DRIVES

SPS IPC DRIVES 2015 I MESSE Die Gefahr ausschließen Sicherheitszuhaltung für zuverlässige Ver- und Entriegelung unter erschwerten Bedingungen Stephan Frick In Bereichen wie dem Werkzeugmaschinenbau bieten Sicherheitszuhaltungen Schutz für Mensch und Maschine. Um diese weiterhin zu optimieren, hat ein Wuppertaler Unternehmen eine Sicherheitszuhaltung entwickelt, die eine kompakte Bauform, eine hohe Zuhaltekraft, ein bistabiles Wirkprinzip und einen elektromotorischen Sperrbolzen vereint. Damit erfüllt das Produkt nicht nur die Wünsche der Anwender, sondern ebenso die Anforderungen neuer Sicherheitsnormen. Die Schutztüren von großen CNC-Bearbeitungszentren oder Portalfräsmaschinen können mehrere Meter hoch und/oder breit sein. In der Regel werden sie dann elektrisch betätigt. Aber auch bei Werkzeugmaschinen mittlerer Größe mit manuell betätigten Schutztüren geht der Trend dahin, die Sicherheitszuhaltung elektrisch und nicht per Türgriff zu betätigen. Für diese Anwendungen hat die Schmersal Gruppe mit dem AZM400 eine neue Baureihe von Sicherheitszuhaltungen entwickelt. Verschiedene Technologien dieser Neuentwicklung hat das Unternehmen zum Patent angemeldet. Entsperrung gegen hohe Querkräfte gewährleisten Zu den Grundlagen der Vorentwicklung gehörten intensive Gespräche mit Kunden aus dem Werkzeugmaschinenbau. Sie wünschten eine Sicherheitszuhaltung speziell für große Schutztüren, die auch unter ungünstigen Bedingungen zuverlässig verund entriegelt und damit ein hohes Maß an Maschinenverfügbarkeit gewährleistet. Weiterhin wurde unter anderem eine flexible Anschaltung an verschiedene Steuerungstypen gefordert sowie ein Entsperren gegen hohe Querkräfte. Die letztgenannte Funktion ist erklärungsbedürftig. Die Schutztüren sind häufig abgedichtet und/oder am Anschlag gedämpft, sodass sie nach dem Schließen wieder etwas zurückfedern. Der Sperrbolzen sitzt dann nicht mehr mittig und frei in der Arretierungsöffnung des Betätigers. Vielmehr wirken Querkräfte auf ihn, die er überwinden muss, um zu öffnen. Können diese Querkräfte nicht überwunden werden, wird die Schutztür nicht geöffnet – mit entsprechenden Verzögerungen im Produktionsprozess. Positionsüberwachung mittels RFID-Sensor Wie haben die Entwickler von Schmersal diese Anforderungen konstruktiv umgesetzt? Im kompakten Gehäuse der Sicherheitszuhaltung befinden sich ein elektromotorisch betriebener und intelligenter Sperrbolzen sowie die Sensorik, die mit dem Betätiger kommunizieren. In die Arretierungsöffnung des Betätigers taucht der Sperrbolzen ein und hält die Tür somit sicher zu. Dabei erreicht er eine Zuhaltekraft von 10 000 N. Konventionelle Sicherheitszuhaltungen für kleinere Schutztüren arbeiten mit Zuhaltekräften von 500 bis 2 000 N. Sobald der Sperrbolzen eine ausreichende Eintauchtiefe erreicht hat, erfolgt die Freigabe. Überwacht wird die Position bei der Einfahrt in die Arretierungsöffnung durch zwei Dauermagnete im Betätiger und durch die Intelligenz des Sperrbolzens. Zudem ist in das Gehäuse der Zuhaltung ein sicherheitstechnisch ertüchtigter RFID- Sensor integriert. Er überwacht – in der Kommunikation mit dem RFID-Tag im Betätiger – die korrekte Position der Schutztür und veranlasst das Ausfahren des Sperrbolzens. Die RFID-Technik schafft u.a. die Voraussetzung dafür, dass der Anwender zwischen drei Arten der Codierung wählen und somit das angemessene Niveau der Manipulationssicherheit festlegen kann: In der Grundversion akzeptiert der AZM400 jeden geeigneten Betätiger. Eine zweite Ausführung akzeptiert nur den Betätiger, der beim ersten Einschalten eingelernt wurde. Bei einer dritten Variante lässt sich dieser Anlernvorgang beliebig oft wiederholen. Eine Freigabesperre von zehn Minuten verhindert den kurzfristigen Wechsel eines Betätigers und erhöht so den Manipulationsschutz. Damit kann der Anwender die für ihn am besten geeignete Codiervariante wählen und auch den Grad des Manipulationsschutzes bestimmen. Durch die Integration der RFID- Technologie in die Sicherheitssensorik wird für die individuell codierten Ausführungen die Codierungsstufe hoch gemäß ISO 14119 erreicht. Sicherer Betrieb dank bistabilem Wirkprinzip Konventionelle Sicherheitszuhaltungen arbeiten zumeist nach dem Ruhestromprin- Dipl.-Ing. (FH) Stephan Frick MBA ist Produktmanager Sicherheitstechnik bei der Schmersal GmbH & Co. KG in Wuppertal 54 INDUSTRIELLE AUTOMATION 6/2015

MESSE I SPS IPC DRIVES 2015 01 Die Sicherheitszuhaltung ist eine sichere Bolzenzuhaltung, die sich insbesondere für schwere Schutztüren eignet 02 Der Sperrbolzen der Sicherheitszuhaltung erreicht eine Zuhaltekraft von 10 000 N zip: Der Riegelbolzen wird durch Federkraft in Verriegelungsstellung gehalten und elektromagnetisch geöffnet. Bei nicht sicherheitsgerichteten Anwendungen kann auch das Arbeitsstromprinzip zur Anwendung kommen, bei dem die Zuhaltung in der Ruhestellung geöffnet ist. Die Sicherheitszuhaltung von Schmersal hingegen arbeitet bistabil, d. h. sie behält bei einem Stromausfall die jeweils aktuelle Position bei. Dies sorgt für sicheren Betrieb in jedem Betriebszustand der Maschine und gewährleistet, dass bei nachlaufenden, gefahrbringenden Bewegungen die Schutztür bei einem Spannungsausfall weiter sicher zugehalten wird. Bei der Entwicklung wurde schon mit Blick auf die neue Norm 14119 großen Wert auf einen hohen Sicherheitsstandard gelegt. Für die Anwender erweist sich das als weiterer Vorteil, nicht nur hinsichtlich der Norm, sondern auch in Bezug auf die großen Kräfte, die im Arbeitsraum zum Beispiel von großen Werkzeugmaschinen wirken. Die Sicherheitszuhaltung erreicht sowohl für die Verriegelungs- als auch für die Zuhaltefunktion die Leistungswerte PL e und Kat. 4 nach DIN EN ISO 13849-1 sowie SIL 3 nach IEC 61508. Das hohe Sicherheitsniveau für die Zuhaltefunktion wird u. a. aufgrund des zweikanaligen Entsperrsignals erreicht. Dadurch wird sichergestellt, dass bspw. durch das Auftreten eines Querschlusses nicht ungewollt entriegelt und ein Zutritt in einen Gefahrenbereich ermöglicht wird. Damit erfüllt der AZM400 die Sicherheitsanforderungen gemäß ISO 14119. Individuelle Funktionen und hohe Sensibilität Zu den Sicherheits- und Komfortfunktionen gehören außerdem eine Fluchtentriegelung (aus dem Gefahrenbereich heraus) oder eine manuelle Hilfsentriegelung. Optional kann die Sicherheitszuhaltung mit einer elektrischen Hilfsentriegelung ausgerüstet werden, die über eine unabhängige Stromversorgung (USV) mit Energie versorgt wird. Dadurch ist es möglich, den Sperrbolzen im Falle eines Stromausfalles oder nach Abschaltung der Hauptversorgung in eine Position zu bringen, die es erlaubt, die Schutztür zu öffnen. Von der mechanischen Konstruktion her betrachtet ist es ein äußerst robustes Gerät. Alle „Hardware“-Komponenten sind stabil und gut geschützt gegen ungünstige Umgebungsbedingungen. Die integrierte sicherheitsgerichtete Sensorik sorgt zugleich für hohe Sensibilität beim Detektieren der Schutztür- und Bolzenposition. Die Elektronik ermöglicht – in Verbindung mit der Sensorik – Zusatzfunktionen wie ein Erkennen von Fehlerzuständen. Ein Beispiel: Wenn der Sperrbolzen im ersten Versuch des Verriegelns nicht den Zustand „gesperrt“ erreicht, erfolgt selbsttätig ein zweiter Versuch. Erst wenn dieser ebenfalls scheitert, meldet der AZM400 eine Störung. Das verringert die Anzahl der Störungsmeldungen und schützt das Gerät zugleich vor Beschädigung. Foto: Hintergrund Fotolia, Sonstige Schmersal www.schmersal.com Besuchen Sie uns auf der SPS in Nürnberg. 24. - 26. November 2015 I Halle 7A - Stand 506 Industrial Ethernet Made possible by Kübler Sendix absolute Multiturn Drehgeber. Sehr schnelle Reaktionszeiten für hochdynamische Systeme oder Echtzeitanwendungen. Viele Funktionen für einen einfachen und vielfältigen Einsatz. kuebler.com/ie Kübler Group · Fritz Kübler GmbH · D-78054 VS-Schwenningen KÜBLER.indd 1 30.10.2015 11:20:10 INDUSTRIELLE AUTOMATION 6/2015 55

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