Safety prêt-à-porter

Sicherheitsschaltgerät als Schnittstelle zwischen Roboter und Presse

Weil ein Hersteller von Küchenbeschlägen seine Biegemaschinen künftig sowohl von Hand als auch per Roboter beschicken will, stand eine Revision des Sicherheitskonzeptes an: Mit dem vorkonfektionierten Sicherheitsschaltgerät myPNOZ von Pilz gelang es dem Automatisierungsdienstleister Peter Huber, die Schnittstelle zwischen Biegemaschine und Roboter sicher zu machen. Dabei musste weder in vorhandene Sicherheitssteuerungen eingegriffen noch eine komplett neue Safety-Lösung aufgebaut werden.
 Bei kamerabasierten Schutzsystem PSENvip 2 kommt eine LED-basierte Lösung zum Einsatz, bei der ein einfaches Anstrahlen des Empfängers entlang des Oberwerkzeugs genügt.
Bei kamerabasierten Schutzsystem PSENvip 2 kommt eine LED-basierte Lösung zum Einsatz, bei der ein einfaches Anstrahlen des Empfängers entlang des Oberwerkzeugs genügt.Bild: Pilz GmbH & Co. KG

Früher galten Pressen als träge und unflexibel. Nicht zuletzt durch moderne Safety- und Security-Lösungen sind insbesondere kompakte Biegemaschinen heute vielseitig einsetzbar und wesentlich produktiver. Insbesondere dort, wo Stückzahlen gering und Produktwechsel häufig sind, legen Betreiber Wert auf Flexibilität und kurze Umrüstzeiten. Leistungsfähige und unauffällig im Hintergrund agierende Sicherheitskonzepte sind der Grund, dass Pressen heute weitgehend ohne feste Einhausungen auskommen. Sie stellen sicher, dass der Bediener störungs- und gefährdungsfrei arbeiten kann und die Maschinen auch nicht manipuliert werden.

 Das kundenspezifisch vorgefertigte Sicherheitsschaltgerät myPNOZ ermöglicht ein zuverlässiges und sicheres Miteinander von Mensch, Roboter und Biegemaschine.
Das kundenspezifisch vorgefertigte Sicherheitsschaltgerät myPNOZ ermöglicht ein zuverlässiges und sicheres Miteinander von Mensch, Roboter und Biegemaschine.Bild: Pilz GmbH & Co. KG

Passgenaues Maschinen-Update

Verändern sich die Anforderungen z.B. bei der Teilezu- und abfuhr, kann eine Neubewertung der Risiken sowie eine Revision des Sicherheitskonzeptes die Folge sein. Zu Beginn des Jahres 2021 erhielt die Schweizer Firma Huber den Auftrag, die Biegemaschinen eines Kunden für die Beschickung sowohl per Roboter als auch von Hand steuerungs- und sicherheitstechnisch auf- bzw. umzurüsten. Neben den Anforderungen an die Ökonomie, Flexibilität und Effizienz der angestrebten Lösung lautete eine zentrale Bedingung im Lastenheft, dass nach Möglichkeit die bestehenden Steuerungen weiter genutzt werden sollten. „Der Wunsch unseres Kunden verändert die Rahmenbedingungen in mehrerlei Hinsicht. Steuerungs- und sicherheitsseitig stellt die Kooperation zwischen Mensch, Roboter und Maschine eine große Herausforderung dar“, sagt Erich Schumacher, Projektleiter bei Huber. Das Unternehmen macht seit mehr als 40 Jahren aus mitunter komplexen Kundenanforderungen in den Bereichen Steuerung, Robotik, Handling-Systeme, Daten- und Leitstand-Systeme oder Retrofits wirtschaftliche und moderne Lösungen. „Als Spezialisten für Steuerung, Daten und Systeme automatisieren und integrieren wir Prozesse und Anlagen in unterschiedlichen Branchen. Dabei begleiten wir unsere Kunden von der Konzeption bis zur finalen Inbetriebnahme“, betont Severin Schädler, Prozessanalyst, Systemdesigner und Mitinhaber des Unternehmens.

 Für das modulare Sicherheitsschaltgerät myPNOZ hat Pilz ein durchgängiges Komplettkonzept aufgesetzt - kundenspezifische Anforderungen lassen sich so individuell in Losgröße 1 umsetzen.
Für das modulare Sicherheitsschaltgerät myPNOZ hat Pilz ein durchgängiges Komplettkonzept aufgesetzt – kundenspezifische Anforderungen lassen sich so individuell in Losgröße 1 umsetzen.Bild: Pilz GmbH & Co. KGBild: Pilz GmbH & Co. KG

Sicher Hand in Hand

Mit dem Ziel, die Produktivität und Flexibilität der Anlagen zu steigern, sollte bei den Biegemaschinen des Auftraggebers neben der Handeinlage auch eine Blechzuführung per Roboter möglich sein. Die Schnittstelle zwischen Roboter und Biegemaschine wird somit zu einem Bereich, der diverse Risiken für Personen in der Nähe birgt: Einerseits muss sichergestellt werden, dass während der Beladung per Roboter kein Bediener im Weg steht. Andererseits muss ein Schutzkonzept gewährleisten, dass bei Einlage oder Lagekorrektur von Hand ein absolut zuverlässiger Bediener- und insbesondere Fingerschutz greift. Keine Frage, dass die Sicherheitseinrichtung oder -maßnahme den Bediener bei der Ausführung seiner Tätigkeiten behindern darf. „Für uns lautete die Frage: Wie organisiert man das Miteinander von Mensch, Roboter und Biegemaschine zuverlässig, effizient, für den Bediener sicher und am Ende so, dass die Applikation bei Bedarf schnell auf neue Jobs umstellbar ist“, fasst Schumacher die Aufgabenstellung zusammen. Sowohl die Biegemaschine als auch der Bedienroboter verfügen über jeweils eigene Maschinen- und Sicherheitssteuerungen. An der Biegemaschine wacht darüber hinaus das kamerabasierte Schutzsystem PSENvip von Pilz über die Sicherheit. Gefragt war bei diesem Projekt eine integrierte und effiziente Sicherheitslösung für die Schnittstelle.

Rundum konfektionierte Sicherheit

„In der Konzeptionsphase machte uns der technische Support von Pilz auf das damals neu am Markt vorgestellte modulare Sicherheitsschaltgerät myPNOZ aufmerksam: Die Idee mit den erweiterbaren Eingangskreisen mit nur einem Sicherheitsrelais gefiel uns auf Anhieb“, ergänzt Schumacher: „Dass wir das Gerät exakt auf unseren Bedarf zuschneiden und schließlich installationsfertig geliefert bekommen, brachte uns mit Blick auf Zeit und Kosten jede Menge Vorteile.“ Das Sicherheitsschaltgerät myPNOZ wird von Pilz vorgefertigt und kundenspezifisch in Losgröße 1 zur Verfügung gestellt – ohne lange Lieferzeiten. Der Prozessablauf von der Bestellung bis zum Einbau und der Inbetriebnahme ist denkbar einfach: Anwender stellen das bedarfsentsprechende Schaltgerät über das Online Tool myPNOZ Creator aus einer Vielzahl an Variationsmöglichkeiten selbst zusammen. Es sind keinerlei Programmierkenntnisse erforderlich, die Verknüpfungslogik der Sicherheitsfunktionen ist über die Modulauswahl und deren Steckreihenfolge definiert. Anwender verschalten über den das Tool Sicherheitsfunktionen wie Nothalt oder Schutztür mit logischen UND-/ODER-Verknüpfungen. Logikfehler in der Abfolge der Sicherheitsfunktionen legt die Software sofort offen. Ist myPNOZ wie gewünscht konfiguriert, geht die Bestellung vom Bildschirm quasi per Knopfdruck direkt in die Produktion. Kunden erhalten das komplett vormontierte, eingestellte und getestete Sicherheitsschaltgerät nach Maß. Von der Auswahl über die Bestellung bis zur Lieferung hat Pilz damit eine durchgängig digitale Orderline geschaffen.

Modularität neu gedacht

Das modulare Sicherheitsschaltgerät myPNOZ besteht hardwareseitig aus einer Kopfstation mit bis zu acht frei kombinierbaren Erweiterungsmodulen. Es überwacht Sicherheitsfunktionen wie Nothalt, Schutztür, Lichtgitter, Zweihand IIIA/C oder Zustimmtaster. Bei dem von der Firma Huber umgesetzten Projekt überwacht myPNOZ die Ein- bzw. Ausgänge der an der Biegemaschine installierten optischen und laserbasierten Sensoren und Lichtschranken, ein Kamerasystem für den Fingerschutz sowie Fußschalter und Nothalt-Taster. Hierfür wurden im ersten Schritt Anzahl, Art und logische Verschaltung der Sicherheitsfunktionen über den myPNOZ Creator festgelegt. Aus diesen Vorgaben berechnete das Tool dann automatisch, welche Module gebraucht und in welcher Reihenfolge sie gesteckt werden müssen. Dennoch bleibt ein myPNOZ flexibel und ist bei Bedarf anpass- bzw. veränderbar. Insgesamt bietet das modulare Sicherheitsschaltgerät bis zu zwölf unterschiedliche Erweiterungsmodule: vier Ausgangs- und vier Eingangsmodule, sowie vier Ein-/Ausgangsmodule. Jedes Eingangsmodul kann dabei zwei Sicherheitsfunktionen überwachen. Das reduziert nicht nur die Kosten für Hardware, sondern auch den Verdrahtungsaufwand. Es lassen sich mehrere Sicherheitssensoren überwachen, ohne wie sonst üblich mehrere Schaltgeräte verdrahten zu müssen. Darüber hinaus lässt das Sicherheitsschaltgerät die Bildung mehrerer Sicherheitszonen zu, die unabhängig voneinander separat agierende Anlagenteile überwachen. Das trägt dazu bei, die Verfügbarkeit der Anlage zu erhöhen, weil damit Maschinenteile unabhängig voneinander abgeschaltet werden können.

Das modulare Konzept des Sicherheitsschaltgeräts hat Huber überzeugt: „Wir konnten eine schlanke, leistungsfähige und schnell implementierbare Sicherheitslösung entwickeln“, resümiert Schumacher. „Die Entwicklung einer komplett neuen Sicherheitssteuerung wäre um ein Vielfaches teurer geworden.“

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