Ein schnelles Tor! Kompakte Antriebs- und Positioniereinheit für Maschinenschutztor

Größe, Gewicht, Fahrtrichtung und Kundenwunsch spielen bei der
Wahl eines geeigneten Antriebs für die Maschinenschutztore der Eitec Führungsbahnschutz-Systeme GmbH eine Rolle. Für das vertikale Arbeitsraumschutztor einer Fräsmaschine setzte Eitec den kompakten
All-in-one-Antrieb KFM 05a der Siei-Areg GmbH in Kombination mit
einem Federmotor ein.

Industrieroboter sowie Werkzeug-, Verpackungs- und Palettiermaschinen sind üblicherweise mit Schutzvorrichtungen versehen, welche die Menschen in ihrer Umgebung vor Schäden bewahren sollen. Ein Hersteller solcher Schutzsysteme ist die Eitec Führungsbahnschutz-Systeme GmbH aus Schweitenkirchen. Zum Lieferprogramm des Unternehmens zählen Führungsbahnabstreifer, Alu-Gliederschürzen und Rollo-Abdeckungen sowie Bälge, Stahlabdeckungen und Teleskop-Federn in Standard- oder kundenspezifischer Ausführung. Die Maschinenschutztore des Unternehmens sind besonders robust und widerstandsfähig. Sie kommen daher häufig in anspruchsvollen Umgebungen zum Einsatz – beispielsweise im Spänebereich von Werkzeugmaschinen. Die begeh- und hochbelastbaren Tore verfahren mit Geschwindigkeiten bis 40 m/min und Beschleunigungen bis zu 0,5-facher Erdbeschleunigung.

Die Wahl des Antriebs
Die Antriebe, Steuerungen und Motoren der Maschinenschutztore werden in Abhängigkeit der Torgröße und des Schürzengewichts ausgewählt. Auch der Wunsch des Kunden wird bei der Entscheidung berücksichtigt. „Bei einigen Toren reichen einfache Antriebe, bei anderen sind Antriebe mit integrierten Frequenzumrichtern gefragt. Das hängt von der Torgröße, aber auch von der Steuerungstechnik des Anwenders ab. Häufig geben uns die Kunden ein bestimmtes Antriebsfabrikat vor“, sagt Eitec-Geschäftsführer Dr. Bernd Fuhrmann. Das galt auch für einen Hersteller von Fräsmaschinen. Er benötigte für die Absicherung des Arbeitsraums seiner Werkzeugmaschinen ein durchschussfestes, 1300 mm breites und 1600 mm hohes Rolltor und wünschte sich einen bestimmten Antriebstypen.

Bei einer spanenden Bearbeitung können durch eine Fehlbedienung bzw. -programmierung Werkzeuge oder Werkstückteile abbrechen und wie Geschosse durch den Arbeitsraum fliegen. Um die Mitarbeiter sicher vor diesen Teilen zu schützen, fertigte Eitec das Rolltor aus besonders dicken und stabilen Aluminiumlamellen. Beim Abbremsen des Tores wird aufgrund des hohen Gewichts von bis zu 70 kg hohe kinetische Energie in elektrische Energie umgewandelt. Der dadurch verursachte Spannungsanstieg im Zwischenkreis erwies sich jedoch als zu hoch für den Frequenzumrichter des ursprünglich gewählten Antriebs. Die Überspannung führte sogar zu einem Notaus des Motors.

Kompakte All-in-one-Lösung
Eine Alternative fand Eitec mit dem dezentralen Antriebssystem KFM 05a von Siei-Areg GmbH in Kombination mit einem Federmotor, der als Gegengewicht der Fallkraft der Torschürze entgegenwirkt. Der KFM 05a fasst Asynchronmotor, Frequenzumrichter, Netzfilter, Kommunikation, analoge und digitale Schnittstellen sowie den Encoder in einer kompakten Antriebs- und Positioniereinheit zusammen. Der Verkabelungsaufwand ist minimal, die Integration in die verschiedensten Applikationen sehr einfach und das kompakte Gehäuse spart Raum im Schaltschrank. Bei Torapplikationen, die nicht in die Maschinensteuerung integriert werden müssen, kann bei Einsatz des KFM 05a sogar ganz auf einen Schaltschrank verzichtet werden.

Montage
Die Montage des Antriebs ist vergleichsweise einfach, weil die Getriebe gleich mitgeliefert werden. Ihre Übersetzung beträgt im Fall des fraglichen Rolltors für die Fräsmaschine 1 zu 25. Auch die Inbetriebnahme erfolgt problemlos: Sobald der Parametersatz des KFM 05a einmal aufgespielt worden ist, läuft das Tor. Die automatische Inbetriebnahme des Maschinenschutztors erfolgt durch das Betätigen eines einzelnen Tasters. Damit wird das Teach-In ausgelöst und die Antriebseinheit lernt selbsttätig Bewegungsrichtung, Breite und Masse der Maschinenschutztür sowie die herrschenden Reibkräfte. „Für uns hat das den großen Vorteil, dass sich dadurch die Einfahr- und Programmierzeiten wesentlich verkürzen und wir weniger Endschalter und Steuerungselemente benötigen“, erklärt Dr. Fuhrmann. Zudem gestatte der Antrieb die exakte Positionierung des Maschinenschutztors.

Als Positionierantrieb kann der KFM 05a über seine Digitaleingänge bis zu 16 verschiedene und bei Busansteuerung sogar beliebig viele Positionen anfahren. Darüber hinaus lässt sich das System auch als drehzahlgeregelter Antrieb mit einstellbaren Rampen sowie freiem Auslauf, Gleichstrombremsung oder Lageregelung bei Stopp-Funktion betreiben. Die Parametrierung erfolgt über ein komfortables Bedienterminal.

Siei-Areg bietet den KFM 05a in vier verschiedenen Baugrößen mit Leistungsbereichen von 180 bis 510 Watt an. Die Schweitenkirchener Konstrukteure wählten den größten Antrieb der KFM-Baureihe mit einer Leistung von 510 Watt, einem Nenndrehmoment von 2,8 Nm und einer Nenndrehzahl von 1750 U/min. Ihm gegenüber sitzt der Federmotor. „Das Haltemoment der Feder ist so hoch, dass das Tor in jeder Position sicher hält – auch wenn manuell daran gezogen wird“, erklärt Peter Troll, bei Siei-Areg verantwortlich für den Vertrieb des KFM.

In anderen Fällen kombiniert Eitec den KFM mit Gehäusebremsen – der Platz dafür ist im KFM-Gehäuse bereits vorgesehen – oder, falls der Kunde es wünscht, mit zusätzlichen Sicherheitsvorrichtungen. Dabei stoppen Sicherheitsleisten, Lichtschranken und Lichtvorhänge die Bewegung des KFM 05a direkt über die Digitaleingänge.

Spezieller Antrieb für den Personenschutz
Im Fall horizontaler Maschinenschutztüren oder -toren, bei denen der Personenschutz im Vordergrund steht, bietet sich der KFM Safety von Siei-Areg als Schutztürantrieb an. Der Antrieb verfügt über einen redundanten zweikanaligen Aufbau. Der KFM Safety erfüllt die drei Sicherheitsfunktionen STO (Safe Torque Off), SLS (Safely Limited Speed) und SLT (Safely Limited Torque). Damit erfüllt der KFM Safety nach EN 13489 Performance Level PL e (Kat. 3) bzw. nach EN 62061 Safety Integrity Level SIL 2. Der TÜV Nord hat die Entwicklung und Fertigung überprüft und den KFM Safety nach den entsprechenden Normen zertifiziert.