Sicherheitsverknüpfung von Maschinen einfach gemacht

Die Firma Denk Kunststoff Technik aus Gevelsberg/NRW automatisiert eine Roboterzelle für die Fertigung von Kunststoffteilen für die Automobilindustrie. Dabei setzt sie auf ein Wireless Sicherheitskonzept von SSP Safety System Products und Drehdurchführungen/Werkzeugwechsler von RSP Robot System Products.

Alles aus einer Hand“ – ein Versprechen, von dem man häufig hört. Doch mit Wireless Safety, einem Aluminium-Schutzzaun, Not-Halt-Tastern und einer Sicherheits-Türzuhaltung liefert SSP Safety System Products aus Spaichingen Ihren Kunden nicht nur alles aus einer Hand, sondern bietet in diesem Fall auch ein schlüssiges Sicherheitskonzept für die Automatisierung eine Spritzgusszelle der Firma Denk Kunststoff Technik.

Die Spritzgusszelle besteht aus einer Spritzgussmaschine des Herstellers Arburg, zwei Yaskawa Robotern und zwei Förderbändern für die Zu- und Abführung. Der Rohling, ein Metallring, wird über einen Bunker in einen Schwingförderer gefördert und dort vereinzelt, ehe er über ein Transportband in Endlage gebracht wird. Dort wird der Metallring vom ersten Roboter entnommen und in eine Heizstation übergeben. Danach entnimmt ein zweiter Roboter die Metallringe und legt diese in die Spritzgussmaschine ein, wo die Rohlinge im 2K-Verfahren mit Kunststoff ummantelt werden. Der Einsatz einer Drehdurchführung und eines Werkzeugwechslers, die beide von RSP Robot System Products geliefert wurden, ermöglicht den Robotern dabei eine möglichst flexible Drehung der 6. Achse sowie das Wechseln der Werkzeuge. Über ein Förderband werden die Fertigteile, ein Haltering, welcher bei einem Federbeinlager zum Einsatz kommt, schließlich aus der Fertigungszelle ausgeschleust.

Sicherheitsverknüpfung der Anlagen als Herausforderung
Aus Sicherheitsperspektive war für Konstantin Spenst, Leiter der Automatisierungstechnik, vor allem die Sicherheitsverknüpfung der Maschinen und Roboter verschiedenster Hersteller die größte Herausforderung. „Wir haben lange nach einem passenden Sicherheitssystem für unsere Applikation gesucht, jedoch konnte kein Hersteller eine zufriedenstellende Lösung liefern. Die Verknüpfung aller Maschinen war mit der Wireless Sicherheitssteuerung „Safety Simplifier“ von SSP um ein vielfaches einfacher als mit herkömmlichen Systemen“.

Dezentrale Sicherheits-SPS mit Wireless Safety
Denn die Plug & Play-Lösung bringt überall dorthin Sicherheit, wo sie benötigt wird. SSP bietet die dezentrale Sicherheits-SPS mit Wireless Safety mit 14 sicheren, digitalen Ein- und Ausgängen sowie optional mit zwei zusätzlichen, doppelten Relaisausgängen. Die 14 E/As kann der Anwender dann ganz nach Belieben und flexibel als Ein- oder Ausgang konfigurieren.

Für die Lösung bei Denk Kunststoff-Technik wurden an den Türeinheiten jeweils Module mit 14 E/As gewählt, die Module auf den Schaltschränken (Bild 6) besitzen außerdem zwei weitere Relaisausgänge um Roboter und Maschine potentialfrei abzuschalten. Die Türmodule sind darüber hinaus direkt mit den notwendigen Bedienelementen wie Not-Halt und beleuchteten Tastern ausgestattet. Diese lassen sich ebenfalls frei über einen Online-Konfigurator auswählen. Die integrierte LED-Anzeige ermöglicht einen schnellen Überblick der Ein- sowie Ausgänge und liefert weitere Informationen über Signalstärke oder Anzahl der Teilnehmer.

Not-Halt-System
Wird eine Anlage, wie im Falle von Denk Kunststoff Technik verkettet, müssen wegen normativer Anforderungen auch die Not-Halt Taster verkettet werden, da im Ernstfall alle Maschinen- bzw. Roboter durch die Betätigung eines einzelnen Not-Halts stehen bleiben müssen. Die Relaisausgänge aller verwendeten Safety Simplifier schalten je nach Anwendungsfall gemeinsam oder einzeln, um die Maschinen sicher stoppen zu können. Die Spannungsversorgung (10-30 VDC) lässt sich zudem einfach von der Spannungsversorgung der Anlage trennen. Auf diese Weise können also auch in einer verketteten Anlage einzelne Maschinen abgeschaltet werden, ohne einen Not-Halt aller Maschinen verursachen zu müssen. Dies erleichtert u.a. die Installation von Not-Halt Lösungen, da keine weitere Auswerteeinheit für die Steuerung benötigt wird. Über die kostenlose Software „Simplifier Manager“ wurden die Module mit Unterstützung von SSP programmiert.

Kabellose Kommunikation
Vor allem konnte Projektleiter Konstantin Spenst mit diesem Konzept auch den Verdrahtungsaufwand seiner Anlage drastisch reduzieren, denn die Sicherheitstürzuhaltung tGard von SSP und externe Not-Halt Taster werden einfach direkt am Safety Simplifier mit vorkonfigurierten Steckern angeschlossen. Somit ist keine zusätzliche Sicherheits-SPS oder Verdrahtungsaufwand im Schaltschrank mehr notwendig. Der Safety Simplifier schickt die Signale nun Wireless auf einer Frequenz von 2,4 GHz an die weiteren Teilnehmer im System.
Die Besonderheit dabei: Es handelt sich dabei nicht um ein einfaches Sender- und Empfänger Modell, sondern durch wechselseitige Multi-Master-Kommunikation wird ein flächendeckendes Netz an Sicherheitskommunikation aufgebaut, in dem jeder Safety Simplifier auch als Repeater dient. So können auch weitere Strecken zuverlässig und schnell ohne den Einsatz von Kabeln überbrückt werden. Sollten Denk Kunststoff Technik sich zum Einsatz von Safety Simplifiern an weiteren Anlagen entscheiden, stehen noch 15 Kanäle auf der 2,4 GHz Frequenz bereit, sodass diese sich nicht gegenseitig stören. Insgesamt können bis zu 16 Safety Simplifier (256 E/As) in einem System.

Die Besonderheit dabei: Es handelt sich dabei nicht um ein einfaches Sender- und Empfänger Modell, sondern durch wechselseitige Multi-Master-Kommunikation wird ein flächendeckendes Netz an Sicherheitskommunikation aufgebaut, in dem jeder Safety Simplifier auch als Repeater dient. So können auch weitere Strecken zuverlässig und schnell ohne den Einsatz von Kabeln überbrückt werden. Sollten Denk Kunststoff Technik sich zum Einsatz von Safety Simplifiern an weiteren Anlagen entscheiden, stehen noch 15 Kanäle auf der 2,4 GHz Frequenz bereit, sodass diese sich nicht gegenseitig stören. Insgesamt können bis zu 16 Safety Simplifier (256 E/As) in einem System miteinander kommunizieren.

Sichere Steuerung
Zudem kann der Anwender hier zugleich von einem dezentralen Sicherheitskonzept profitieren. Einfache Funktionen können zu bestehenden als auch neuen Systemen problemlos hinzugefügt werden. Funktionen, wie beispielsweise „Türe schließen“ oder „zeitverzögertes Öffnen“ sind auswählbar und mit den Sicherheitsausgängen bereits existierender Sicherheitssystemen sowie Maschinensteuerungen direkt verbindbar. Ein Schaltschrank für die Sicherheitstechnik und ein übergeordnetes Sicherheitsschaltgerät sind in diesem Fall nicht mehr notwendig.

Sicherheitstürzuhaltung TGard
Dass bei solch einer Applikation höchste Sicherheitsanforderungen notwendig sind, ist selbsterklärend, daher kommen an den Zugangstüren Sicherheitszuhaltungen von SSP zum Einsatz. Die Sicherheitszuhaltungen aus der von Reihe Fortress Interlocks – tGard lassen sich individuell ganz auf die Wünsche des Kunden anpassen. tGard verbindet so Sicherheit und Bedienung. tGard ist dabei schnell und einfach zu installieren, denn die Module können ohne zusätzliche Montage-Platten oder Winkel direkt auf ebenen Flächen, Türen oder auf Aluminiumprofilen montiert werden. Das kompakte und äußerst robuste Metallgehäuse bietet dabei die nötige Stabilität und Langlebigkeit.