Sicherheits-Sensoren von Leuze im Einsatz bei der Fahrzeugmontage

Magna Steyr Fahrzeugtechnik entwickelt und produziert Systeme und Module bis hin zum Gesamtfahrzeug für die OEMs und VMs der Automobilindustrie in aller Welt. Aktuell werden am Standort Graz der Peugeot RCZ, der MINI Countryman, die Mercedes-Benz G-Klasse, der Aston Martin Rapide und die Aluminium-Karosserie des Mercedes-Benz SLS AMG gefertigt. Das erfordert ­Flexibilität mit einem zukunftsweisenden Produktionssystem - geprägt von Robotern in Montagezellen, die mit ihren menschlichen Kollegen quasi Hand in Hand ­arbeiten. Hier hat Arbeitssicherheit höchste Priorität. Im Rohbau der Karosseriefertigung des Peugeot RCZ hat der Anlagenbauer EBZ mit Sicherheits-Sensoren von Leuze electronic ein perfektes Sicherheitskonzept auf Profisafe Basis eingerichtet.

Absolute Sicherheit im Einlegebereich von Montagezellen
Die Kombination manueller Tätigkeiten mit automatisierten Abläufen schafft eine räumliche Nähe von Mensch und Maschine, die ein sehr anspruchsvolles Sicherheitskonzept erfordert. Ein typischer Bereich, in dem Roboter in Montagezellen nahezu Hand in Hand mit ihren menschlichen Kollegen arbeiten, ist die Karosseriefertigung, respektive der Rohbau des Peugeot RCZ Sportcoupés. „Die Montagezellen sind so ausgelegt, dass darin mehrere Produkte gefertigt werden können. Mitarbeiter legen Bauteile ein und übernehmen teilweise auch bestimmte Aufgaben", erklärt Linortner. Das erfordert eine absolut sichere und flexibel schaltende Zugangskontrolle in die Bedien- bzw. Einlegebereiche.

Josef Kollmann von der EBZ SysTec GmbH, Ravensburg, hat diese Aufgabe mit der Kombination zweier unterschiedlich arbeitender Sicherheits-Sensoren von Leuze electronic gelöst. Der für die Elektronik der Montageanlage verantwortliche Projektleiter gehört zum Team der EBZ Gruppe, die als Dienstleister im Bereich des Karosseriebaus sämtliche Arbeitsleistungen, von der Bauteilentwicklung bis zur Inbetriebnahme und Optimierung der Anlage ausführt. Insgesamt sind es in diesem Produktionsabschnitt 23 miteinander verkettete Industrieroboter, die hochdynamisch Karosserieteile und Schweißwerkzeuge handhaben. Dazu gibt es zusätzlich 16 Einlegestellen, wo Mitarbeiter die Arbeitsbereiche der Roboter betreten, um dort neue Bauteile nachzulegen. Hier ist jeweils zu sichern, dass keine Personen oder auch Gegenstände in diese Bereiche eindringen, während die jeweiligen Roboter arbeiten. „Außerdem darf sich niemand mehr innerhalb eines solchen Bereiches befinden, sobald nach einer Neubestückung die Montagezelle wieder frei geschaltet wird", ergänzt Kollmann. Beide Anforderungen werden durch die Kombination von Sicherheits-Lichtvorhängen Compactplus und Sicherheits-Laserscanner Rotoscan RS4 von Leuze electronic erfüllt.

Während die Lichtvorhänge Compactplus vertikal den Zutritt sichern, sprich beim Durchschreiten des Schutzfelds die jeweilige Anlage stillsetzen, erfüllen die Laserscanner Rotoscan RS4 die Aufgabe der so genannten Hintertrittsicherung. Die Sicherheits-Laserscanner sind Flächenscanner. Als berührungslos wirkende Schutzeinrichtungen vom Typ 3 erkennen sie zuverlässig Körper, Bein, Arm oder Hand in beliebig konfigurierbaren Schutzfeldkonturen. Je nach Anforderung können mit einem einzigen Laserscanner sowohl komplexe als auch wechselnde Sicherheitsbereiche flexibel und lückenlos überwacht werden. Dabei gibt es kaum Einschränkungen bezüglich Platz, Energieversorgung und Flexibilität. Außerdem ist die Montageposition frei wählbar. In der Regel befinden sich bei Magna Steyr die Laserscanner am Boden, wo sie horizontal den gesamten Arbeitsbereich abdecken. So wird z. B. bei der Hinterbodenmontage des RCZ, bei der ein Schlitten bewegt wird, die Roboterzelle nicht nur von oben, sondern auch vertikal gesichert.

Zutritt bei grün
Signalleuchten zeigen den Mitarbeitern an, wann der oder die Roboter einer Montagezelle stillstehen und der Zugang freigegeben ist, um neue Bauteile nachzulegen. Nach erfolgter Bestückung ist der entsprechende Arbeitsbereich von außen manuell wieder frei zu geben. Der Laserscanner Rotoscan RS4 prüft nun mit seinem Schutzfeld die gesamte Roboterzelle: „Schließlich könnte sich ja hinter dem Lichtvorhang noch eine Person befinden", mahnt Kollmann. Eine Freigabe wäre dann nicht möglich. Mit den flexibel ein- und ausschaltbaren Sicherheits-Sensoren sind alle Einlegebereiche vertikal und horizontal perfekt geschützt.

Profisafe im Anschluss
Was Kollmann besonders hervorhebt, ist das Anwendungsprofil Profisafe. Sowohl die Compactplus Sicherheits-Lichtvorhänge wie auch die Rotoscan RS4 Sicherheits-Laserscanner verfügen über eine integrierte Profibus DP Anschlusseinheit. Die funktionale Erweiterung Profisafe ermöglicht den gemeinsamen Betrieb sowohl von nichtsicheren Standard-Automatisierungsgeräten als auch von Sicherheits-Geräten am Profibus DP.
„Für die Sicherheits-Sensoren von Leuze-electronic brauchen wir keine separaten Anschlussboxen. Sie werden direkt am Bus angeschlossen", freut sich Kollmann. Die Profisafe Sensoren erfordern keinerlei Veränderungen in den existierenden Hardware-Komponenten und fügen sich problemlos in bestehende Anlagen ein.

Der Profisafe Treiber ist eine Software-Komponente, die durch den TÜV zertifiziert wurde. Er setzt oberhalb der Kommunikationsschichten auf den Profibus DP Stack auf. Die Sicherheit der Datenübertragung wird durch eine spezielle Struktur der Nutzdaten erreicht, in die neben den eigentlichen Sicherheitsdaten ein Steuerbyte, eine laufende Nummer sowie eine weitere Prüfsumme eingebettet sind. Die Profibus Adresse ermöglicht die eindeutige Adressierung eines Profisafe Geräts auch in Systemen mit mehreren Profibus Strängen, also mit mehrfachen Slave-Adressen für gleichartige Geräte. Nur die zyklischen Daten werden sicher übertragen, d. h. vor der Übertragung durch den Profisafe Treiber verarbeitet.
Resümee

Die Sicherheits-Lichtvorhänge Compactplus und die Sicherheits-Laserscanner Rotoscan RS4 von Leuze electronic gewährleisten vertikal und horizontal eine perfekte Personensicherheit in den Arbeitsbereichen der Karosseriefertigung des Peugeot RCZ bei Magna Steyr. Sie sind zertifizierte Produkte und Funktionsbausteine, die nicht zuletzt auch die Anlagen-Abnahme vereinfachen. Der Kommunikationsstandard Profisafe bringt enormes Einsparpotential bei der Verkabelung und Teilevielfalt mit sich - ebenso den Vorteil der Nachrüstbarkeit, was wiederum die bei Magna Steyr geforderte Flexibilität unterstützt.