Absicherung von Hydraulikpressen

Mit der Sicherheits-Steuerung Flexi Soft und deren Motion-Control-Modul Drive Monitor hat das Schweizer Unternehmen Humard Automation SA einen sicheren Einrichtbetrieb für hydraulische Pressen realisiert. Das gemeinsam mit Sick erarbeitete und implementierte Absicherungskonzept minimiert die Rüstzeiten der Pressen, verbessert deren Verfügbarkeit und gewährleistet maximalen Bedienerschutz auch in den automatischen Betriebsarten.

Eine der Besonderheiten der Lösung dieser Pressenabsicherung ist die Möglichkeit, im Einrichtbetrieb dynamisch zwischen verschiedenen Geschwindigkeiten umzuschalten und so ein zeitoptimiertes Umrüsten zu gewährleisten. „Für unsere Kunden resultiert daraus mehr Effizienz und Produktivität beim Einsatz der Pressen", unterstreicht Frédéric Eggenspieler, Software Engineer von Humard, den Vorteil des innovativen Sicherheitskonzepts für seine Kunden. Die Bediener sind dabei bestmöglich gegen gefahrbringende Pressenhübe geschützt, denn die sicherheitsgerichtete Überwachung mit Flexi Soft und Drive Monitor erfüllt die Sicherheitsniveaus PL e nach EN ISO 13849, SIL3 nach IEC 61508 und SIL3CL nach EN 62061. Auch in den beiden Betriebsarten „Automatik mit Roboterbeschickung" und „Automatik mit Handbeschickung" gewährleistet das Sicherheitskonzept einen jederzeit sicheren Betrieb der Pressen von Humard.

Humard Automation SA:
Spezialist für innovative Automatisierungstechnologien
Die Aktiengesellschaft Humard Automation SA im Schweizerischen Delémont hat sich in den fast 20 Jahren seines Bestehens als leistungsfähiger Automatisierungspartner für Unternehmen der Uhrenindustrie, der Automobilindustrie, der Schmuckherstellung, der Kosmetikbranche sowie der Medizintechnik etabliert. Das Portfolio des Maschinenbauers umfasst Hydraulikpressen, Robotertechnik, Prozesslinien, Palettiersysteme, Drehautomaten und damit verbundene Engineeringdienstleistungen, die alle speziell auf den jeweiligen Kundenbedarf abgestimmt sind. Die Hydraulikpressen, mit denen das Unternehmen sukzessive gewachsen ist, können in unterschiedlichen Größen und Ausführungen mit Presskräften von 6 bis 220 Tonnen ausgeführt werden. Neben ihrer hervorragenden Präzision und Geschwindigkeit überzeugen sie durch ein hohes Maß an Flexibilität. So können die Hydraulikpressen im Automatikbetrieb sowohl durch Roboter als auch manuell durch Bediener beschickt werden. Besonderen Wert legen viele Endkunden von Humard zudem auf einen effizienten Einrichtbetrieb, der es erlaubt, bei einem Auftragswechsel die Presswerkzeuge für das neue Produkt möglichst schnell auswechseln und die Maschine so prozesstechnisch anpassen zu können.

Absicherungskonzept gemeinsam erarbeitet
Die grundsätzliche Aufgabenstellung bei Humard war es somit, durch ein umfassendes Konzept die Presse für diese unterschiedlichen Betriebsmodi abzusichern. „Die besondere Problemstellung der sicheren Überwachung des Einrichtbetriebs ergibt sich aus der Tatsache, dass die Presse zwar Geschwindigkeiten von 60 mm/s beim Abwärtshub und 450 mm/s bei Aufwärtshub durchführen darf, beide Bewegungen aber sofort sicher auf 10 mm/s reduziert werden müssen, wenn der Bediener beim Einrichten durch Sicherheits-Lichtgitter hindurch in die Maschine, d. h. an die Gefahrenstelle des Presswerkzeugs eingreift", erklärt Frédéric Eggenspieler. Basierend auf diesen Anforderungen haben Humard und Sick gemeinsam ein Absicherungskonzept erarbeitet, das in allen Betriebsarten das höchstmögliche Schutzniveau erreicht. Im Mittelpunkt steht dabei die Sicherheits-Steuerung Flexi Soft aus dem sens:Control-Portfolio von Sick, dessen steuerungstechnische Lösungen speziell auf die sicherheitsgerichtete Automation von kleinen und mittelgroßen Maschinen ausgelegt sind. In beiden Automatik-Betriebsarten sorgen Sicherheits-Lichtvorhänge, Sicherheits-Türschalter und -Verriegelungen an Schutzklappen und anderen mechanisch trennenden Schutzeinrichtungen sowie Not-Halt-Taster für eine lückenlose sicherheitsgerichtete Überwachung der Hydraulikpressen. Sie stellen sicher, dass die Schutzklappen bei laufender Maschine geschlossen sind, ein Eingreifen in den Sicherheits-Lichtvorhang bei Handbeschickung zum sofortigen Stopp der Maschine führt und die Presse im Ernstfall auch per Not-Halt gestoppt werden kann. „Eine Besonderheit ist die sichere Antriebsüberwachung im Einrichtbetrieb", bestätigt Frédéric Eggenspieler. „Zum einen haben nur wenige Hersteller von Sicherheitssteuerungen eine solche Funktionalität, wie sie der Drive Monitor bietet, überhaupt im Programm; zum anderen erlaubt sie uns, unseren Kunden den sicher überwachten Einrichtbetrieb überhaupt anbieten zu können." Die produkttechnisch optimale Lösung sowie die Unterstützung von Humard bei der Erstellung und Implementierung des Absicherungskonzepts waren schließlich ausschlaggebend dafür, dass der Maschinenbauer der Applikations-, System- und Lösungskompetenz von Sick vertraute.

Sicher und vielseitig: Antriebsüber­wachung mit Drive Monitor
Der Drive-Monitor ist ein Erweiterungsmodul für die modulare Sicherheits-Steuerung Flexi Soft von Sick, mit dem viele Funktionen der sicheren Antriebsüberwachung ausgeführt werden können, z. B. SSM (für: Safe Speed Monitor, sichere Geschwindigkeitsüberwachung) oder SOS (für: Safe Operating Stop, sicherer Betriebshalt). Die Drehzahlüberwachungsfunktion SLS (für: Safety Limited Speed, sicher reduzierte Geschwindigkeit) minimiert im Einricht-, aber auch im Wartungsbetrieb der Pressen, das Risiko von Verletzungen. Hierzu wird die Maschinengeschwindigkeit, die beim Einrichten der Hydraulikpressen gefahren wird, sicher überwacht - und dadurch das manuelle Eingreifen in den Gefahrenbereich ermöglicht. Der große Vorteil der sicher reduzierten Geschwindigkeit SLS liegt darin, dass Rüst- bzw. Einrichtprozesse nicht notwendigerweise gestoppt werden müssen. Die erforderlichen Arbeiten können schneller durchgeführt werden, da die Maschine mit reduzierter Geschwindigkeit gefahren werden kann. Auf diese Weise verbessert der Drive Monitor auch die Produktivität der Humard-Hydraulikpressen.

Dank Drive Monitor zeiteffizient und sicher: Das Einrichten von Humard-Hydraulikpressen
Der lösungstechnische Erfolg des Drive Monitor in dieser Applikation ist wesentlich durch die dynamische Überwachung und Umschaltung der Pressengeschwindigkeit begründet. In der Betriebsart „Einrichtbetrieb" kann die Presse - solange sich keine Person an der Gefahrstelle befindet - das Werkzeug mit höheren Geschwindigkeiten nach unten und nach oben verfahren. Sobald eine Person über die angebrachten Sicherheits-Lichtvorhänge an der Gefahrstelle detektiert wird, leitet die Flexi Soft über die Pressensteuerung eine Reduzierung der Geschwindigkeit auf sicherheitstechnisch geforderte 10 mm/s ein. Der Drive Monitor überwacht in diesem Fall die Geschwindigkeit und die Einhaltung der Rampen bei einer Anforderung einer Geschwindigkeitsreduktion. „Bei anderen Lösungen hätten wir die Geschwindigkeit eventuell unter 10 mm/s absenken müssen", vergleicht Frédéric Eggenspieler die Funktionalität des Drive Monitor mit anderen Lösungsansätzen, „Zudem wäre es u. U. auch nicht möglich gewesen, die Geschwindigkeiten dynamisch umzuschalten. Dank des Drive Monitor können unsere Kunden die Pressen im Einrichtbetrieb schneller auf ein neues Produkt umstellen, was die Presse selbst effizienter und produktiver macht."

Hydraulikabschaltung in allen ­Betriebsarten
Der Drive Monitor und die Flexi Soft sind nahtlos in das gesamte Automatisierungskonzept der Pressen integriert. Daher ist der Drive Monitor in der Lage, über den Einrichtbetrieb hinaus auch in den beiden automatischen Betriebsarten das Verhalten der Presse zu überwachen und bei einer Fehlfunktion eine wichtige Sicherheitsaufgabe zu übernehmen: Das kontrollierte Stillsetzen durch Abschalten des Antriebs über die Hydraulikventile. „Über sie werden die Geschwindigkeit, die Richtung und die Kraft der Presse geregelt", erklärt Frédéric Eggenspieler. „In den hydraulischen Kreisen befinden sich Ventile, welche der Drive Monitor im Fehlerfall abschalten kann, um somit jede weitere Bewegung zu verhindern. Dazu werden noch per EDM-Funktion bei jeder Bewegung die Rückmeldung der Ventile überwacht."

Kernkompetenz für sichere ­Antriebsüberwachung in hydraulischen Anwendungen
Mit dem Drive Monitor setzt Humard in seinen Pressen die derzeit wohl innovativste Lösung zur sicheren Antriebsüberwachung ein. Das Erweiterungsmodul der Sicherheits-Steuerung Flexi Soft ist besonders für die Aufgabenstellungen und Randbedingungen geeignet, wie sie für hydraulische Antriebe typisch sind. Antriebs-Know how und Kompetenz auf dem Gebiet der sicheren Steuerungstechnik bilden die Basis, auf der Sick im Bereich Motion Control für hydraulische Applikationen kontinuierlich neue Lösungsmöglichkeiten entwickeln und neue Anwendungsgebiete erschließen wird.