Sensoren-News Pressen einfach sicher machen

Von Wolfgang Zosel

Pressen stellen hohe Anforderungen an die Sicherheit: Zur sicheren Überwachung der Hubgeschwindigkeit einer Hydraulik-Presse setzt Exner Pressentechnologie GmbH auf Wegmesssysteme der Baureihe BML von Balluff.

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Servohydraulische Standard-Presse von Exner.
Servohydraulische Standard-Presse von Exner.
(Bild: Exner Pressentechnologie)

Nicht nur an Pressen lassen sich damit lineare oder rotative Bewegungen zuverlässig und in Echtzeit sicher überwachen. Das magnetkodierte Wegmesssystem BML05RP mit Baumusterprüfbescheinigung erfüllt die Anforderungen der Kat. 3 / PL d nach EN ISO 13849-1. Mit Blick auf die Wirtschaftlichkeit können Glasmassstab- oder Lichtgitter-Varianten nicht mithalten.

Vollautomatisch entnimmt ein Greifer die nahezu fertiggestellte, drei Meter lange Kabelrinne aus der Schweissstation und positioniert das Werkstück mit dessen Ende in einer kompakten Hydraulik-Presse. Die Kabelrinne ist tatsächlich eine Gitterrinne und besteht aus mehreren punkt- bzw. querverschweissten, rund vier Millimeter dicken Stahldrähten. Damit die filigranen Gitterrinnen später zeitsparend und schraubenlos verlegt werden können, formt die Presse mit einer Kraft von 1000 kN an der Kopfseite eine besondere Verbindungsmuffe aus.

Sicherheit für Pressen elementar

Wie andere Maschinen und Anlagen unterliegen hydraulische Pressen der Richtlinie 2006/42/EG. Relevante Normen sind u. a. DIN EN 12622 (Sicherheit von Werkzeugmaschinen – Hydraulische Gesenkbiegepressen) sowie DIN EN 14673 (Sicherheit von Maschinen – Sicherheitsanforderungen an hydraulisch angetriebene Warm-Freiformschmiedepressen zum Schmieden von Stahl und NE-Metallen). Pressen dienen seit jeher als plakative Beispiele, das Thema Sicherheit mit Nachdruck zu befördern. Intelligente Sicherheitssysteme schützen heute nicht nur Mensch und Maschine, sie sind gleichzeitig manipulationssicher und behindern weder die Bedien- noch die Beschickungsabläufe. Auf Basis einer vorausgegangenen Risikoanalyse entscheidet der Hersteller, welche Art von Sicherheitsmassnahmen ergriffen werden müssen. Bei der Anlage zur automatisierten Fertigung von Gitterrinnen wird der Risikominimierung in weiten Teilen mit Schutzzäunen Rechnung getragen. Im laufenden Betrieb sorgen Not-Halt-Taster, Zugangstüren mit sicherer Zuhaltung sowie Zugangsberechtigungssysteme für Sicherheit.

Auch im Einrichtbetrieb muss sich der Werker darauf verlassen können, dass kein Risiko für Leib und Leben besteht. Im Zuge des Werkzeugwechsels ist sicherzustellen, dass sich die Presse lediglich mit einer Geschwindigkeit von maximal zehn Millimeter pro Sekunde bewegt.

Alternative für den Hubantrieb

Sicherheit bei der Einrichtung von Pressen lässt sich klassisch auch über eine Kontrolle des Volumenstromes der eingesetzten Pumpen gewährleisten. Weil besagte Presse aufgrund der Taktvorgabe der Produktionslinie nur alle 20 Sekunden einen Hub ausführen muss, schien das energieaufwändige Vorhalten der vollen Pumpenleistung unter Kosten- und Effizienzaspekten überdenkenswert. Exner entschied sich daher für den Einsatz eines hochdynamischen, servohydraulischen Antriebes. Um ein unkontrolliertes Anfahren oder Beschleunigen des Pressenstempels auszuschliessen, entwickelten die Ingenieure von Exner eine innovative und effiziente Sicherheitslösung: Zur sicheren Überwachung der Geschwindigkeit setzen sie das magnetkodierte Wegmesssystem BML05RP von Balluff ein, das mit dem Steuerungssystem der hydraulischen Presse kommuniziert. Das mit einer Absolut-Spur und inkremental Nord/Süd-codierte Magnetband ist dabei fest am Oberjoch montiert. Der Wegsensor fährt entlang einer Führungsstange berührungsfrei auf und ab. Dabei sendet er originäre Sin/Cos-Wegsignale in Echtzeit an die Steuerung. Diese überprüft ständig, ob die für den Einrichtbetrieb zulässige maximale Verfahrgeschwindigkeit eingehalten wird. Falls nicht, leitet die Steuerung den sofortigen Stopp der Hydraulikbewegung ein, der Pressenstempel fährt in den sicheren Halt.

Mit dem Wegmesssystem BML05RP von Balluff lassen sich viele Sicherheitsfunktionen gemäss EN IEC 61800-5-2 realisieren, insbesondere, wie oben beschrieben, Sichere Langsame Geschwindigkeit (SLS) oder Sicherer Stopp 1 (SS1). Der Einsatz des Wegsensors in Verbindung mit der Sicherheits-Pressensteuerung erreicht Performance Level d, was dem erforderlichen PLr entspricht. Der Wegsensor erfüllt somit die Anforderungen Kat. 3 / PL d nach EN ISO 13849-1.

Gewährleistete Zuverlässigkeit

Das in Echtzeit messende Wegmesssystem BML05RP verfügt sowohl über eine sichere inkrementelle Sin/Cos- als auch über eine absolute SSI-Schnittstelle. Eine BiSS-C-Schnittstelle ist als Produktvariante erhältlich. Bei einer Messlänge bis zu 48 Meter und einer hohen Auflösung von 1 μm eignet sich das System für zahlreiche Anwendungen, die die Anforderung nach funktionaler Sicherheit erfüllen müssen. Es unterstützt die Funktion «Sicherer Inkrementalwert», das berührungslos und verschleissfrei arbeitende Funktionsprinzip gewährleistet einen langen und zuverlässigen Betrieb. Darüber hinaus lässt sich das Messsystem in eine Sicherheitssteuerung mit sicherem SinCos-Eingang integrieren, ohne teure Absolut-Schnittstellenkarten verwenden zu müssen.

Themen wie Digitalisierung und Vernetzung sind auch in der Stanz- und Umformtechnik aktuell. Wo das System zusammen mit dem Configuration Tool BML von Balluff eingesetzt wird, stehen zusätzlich umfangreiche Parametrier- und Diagnosefunktionen wie beispielsweise Condition-Monitoring zur Verfügung. Die Bereiche Steuerungstechnik und funktionale Sicherheit werden künftig immer enger zusammenwachsen. So vereint Safety over IO-Link von Balluff bereits heute Automation und Sicherheit in einem effizienten Gesamtsystem.

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