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Safety first

Text: Elmar Lohkampff für Yaskawa Foto: Yaskawa
Servoantriebe mit entsprechend zugelassenen und zertifizierten Verstärkern vereinfachen dem Maschinenbauer das Einhalten der geltenden Sicherheitsbestimmungen. In die Antriebstechnikintegrierte Safety-Funktionen sorgen für bestmöglichen Schutz der Mitarbeiter in kritischenSituationen und entlasten auch die Steuerung.

Das Unternehmen ESAB produziert Ausrüstungen und Anlagen für nahezu jeden Schweiß- und Schneidprozess. Im Portfolio finden sich Portalmaschinen mit verfahrbarer Brücke für Laser-, Autogen- und Plasmaschneiden, die sich je nach Auslegung für unterschiedliche Bleche eignen. Die Brennschneidmaschinen werden auf die jeweiligen Anforderungen abgestimmt, in der Regel bestimmt der Maschinenbauer anhand von Probenmaterial des Anwenders sämtliche Schneidparameter sowie Düsentyp und Prozessgase.Das Unternehmen legt bei seinen Maschinen großen Wert auf Personen- und Sachschutz und investiert deshalb in den Bereich der integrierten Sicherheitstechnik. Dazu tragen auch die in den Brennschneidmaschinen verbauten Servoantriebe von Yaskawa bei. Sie bieten durch eingegliederte Safety-Funktionen ein hohes Maß an Sicherheit, ohne die Bedienerfreundlichkeit einzuschränken. Aufgrund der veränderten Rahmenbedingungen durch die neue Maschinenrichtlinie haben sich zwar die sicherheitstechnischen Anforderungen geändert, das Plus an Sicherheit soll aber das Handling für den Maschinenanwender nicht erschweren. Gleichzeitig wird die Steuerung von allen antriebsspezifischen Sicherheitsaufgaben entlastet. Die Antriebe Sigma-5 verfügen über die von Sicherheitsnormen geforderten Eigenschaften und wurden vom TÜV Süd entsprechend zertifiziert. Eingesetzte Steuerungskomponenten werden mit Inkrafttreten der Norm EN ISO 13489- 1:2008 „Sicherheit von Maschinen - Sicherheitsbezogene Teile von Steuerungen” entweder gemäß Performance Level (PLa bis PLe) oder Safety Integrity Level (SIL1 bis SIL4) beurteilt. Die sicherheitstechnischen Funktionen für drehzahlveränderbare Antriebe sind in der IEC 61800-5-2 definiert.

Sichere Abläufe im praktischen Betrieb

Die Brennschneidmaschinen von ESAB sind mit zwei erweiterten Safety-Funktionen ausgestattet: sicher reduzierte Geschwindigkeit (SLS = Safely Limited Speed) und sicherer Stopp nach Stoppkategorie 1 (SS1 = Safe Stop 1). Die Safe-Torque-Off-Funktion (STO) ist bei allen Servoverstärkern dieser Antriebsbaureihe standardmäßig dabei. Die Sicherheitsfunktionen SS1 und SLS werden durch eine Optionskarte eingebunden. Optional steht auch ein sicherer Stopp mit Lageüberwachung (SS2 = Safe Stop 2) zur Verfügung, was zum Beispiel bei Pressen und Stanzen unerlässlich ist. Hier muss ein Werkzeug nicht nur sicher gestoppt, sondern auch sicher in Position gehalten werden, um Sach- oder Personenschäden auszuschließen. Ein Beispielszenario zeigt, wie die Brennschneidmaschinen konkret ihre integrierte Sicherheitstechnik nutzen. Wird für Einricht- oder Wartungsarbeiten eine Sicherheitstür geöffnet, begrenzt der im Servoverstärker integrierte Motion Controller die Verfahrgeschwindigkeit auf eine sichere Geschwindigkeit. Das Sicherheitsmodul im Antrieb überwacht die Einhaltung der vorgegebenen Drehzahl. Bei Überschreitung der sicher begrenzten Geschwindigkeit wird der Antrieb direkt mittels STO abgeschaltet. �?hnliches passiert, wenn aufgrund eines Lichtschrankensignals oder durch Betätigen eines Notausschalters die Maschine stillgesetzt wird. Die Sicherheitsfunktion SS1 überwacht das kontrollierte Herunterfahren. Durch die STO-Funktion wird die Bestromung der Antriebe sicher getrennt und das Wartungs- oder Einrichtpersonal kann gefahrlos an der Maschine arbeiten. Die übergeordnete Steuerung ist von diesen sicherheitsrelevanten Funktionen nicht betroffen. In jeder Brennschneidmaschine sind mindestens drei Servoantriebe eingesetzt; zwei zum Verfahren der beweglichen Brücke in Richtung der x-Achse und ein weiterer zum Verfahren des Schneidwerkzeugs in Richtung der y-Achse. Die verwendeten Motoren müssen in der beschriebenen Anwendung bei kleinen Brennschneidmaschinen jeweils 400 W Leistung liefern. Um größere Massenträgheitsmomente zu überwinden, sind sie jedoch für eine Maximalleistung von 800W ausgelegt.

50 W bis 15 kW

Prinzipiell sind für die Servoantriebe auch andere Leistungsbereiche möglich - die komplette Serie deckt Motorleistungen von 50 W bis 15 kW ab. Für eine einfache Anbindung in übergeordnete Steuerungsnetzwerke stehen die gängigen Bussysteme zur Auswahl: Ethernet/IP, Ethercat, Powerlink, und Canopen - Profinet soll ab Frühjahr 2012 verfügbar sein.

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