Das V300 Workstation Extended ist eine auf Bildverarbeitungstechnologie basierende berührungslos wirkende Schutzeinrichtung, die die Sicherheitskategorie 3 bzw. Performance Level (PL) d nach ISO 13849-1 und SIL 2 nach IEC 61508 bzw. SILCL 2 nach EN 62061 erfüllt. Der Sensor eignet sich für die Gefahrstellen- und Gefahrbereichsabsicherung an halbautomatischen Maschinen.

Spezialist für maschinelle Stabbearbeitung

Mit leistungsfähigen, flexiblen und zuverlässigen Maschinen und Bearbeitungszentren für Profilstangen aus Kunststoff, Aluminium und dünnwandigem Stahl hat sich die elumatec GmbH in Mühlacker international einen Namen gemacht. Das Unternehmen ist mit mehr als 700 Mitarbeitern in über 40 Ländern präsent und deckt die gesamte Anwenderbreite vom kleinen Handwerksbetrieb bis zum industriellen Profilbearbeiter ab. Das Produktspektrum umfasst Sägen, Fräsen, Pressen, Schweissmaschinen und Stabbearbeitungszentren. Zu den Endprodukten, die aus den bearbeiteten Stabprofilen entstehen, gehören u. a. Fensterrahmen, Türen, Fassadenelemente, Fußballtore, Schiffsmasten, Aufbauten für Festzelte oder Gehäuse für Sensoren und Zylinder. Hierfür sind die Stabbearbeitungszentren, z. B. der Baureihe SBZ 131, in der Lage, mehrere Meter lange Profile von bis zu drei Seiten vollautomatisch zu bohren und zu fräsen. „Am effizientesten arbeiten die Maschinen im Pendelbetrieb", erklärt René Begoihn von der Elektroentwicklung bei elumatec. „Hierfür verfügt die Maschine, die von einer Person bedient wird, über zwei Stationen, die abwechselnd von einem Achtfach-Revolverkopf zum Bohren und Fräsen angefahren werden. Dort, wo der Werkzeugkopf gerade nicht arbeitet, können Rohprofile eingelegt und bearbeitete Profile entnommen werden." Da sich die Bearbeitungseinheit vollautomatisch und mit einer Geschwindigkeit von bis zu 1 m/s bewegt, stellt sie für Personen im Umfeld ein Gefahrenrisiko dar, das abgesichert werden muss. Trennende Schutzeinrichtungen scheiden aus, da sie die Bedienbarkeit und Arbeitsergonomie massiv beeinträchtigen würden.

Bedienung weder eingeschränkt noch behindert

Daher wird im laufenden Betrieb der Zugang rund um die gesamte Maschine durch zwei Mehrstrahl-Sicherheits-Lichtschranken M4000 von Sick überwacht – jeweils ein System pro Arbeitsseite. Treten Personen von außen in den Gefahrenbereich ein, wird die gefahrbringende Bewegung der Maschine sofort gestoppt. Da sich der Maschinenbediener während des Pendelbetriebs in der Arbeitsstation aufhält, in der der Werkzeugkopf gerade nicht arbeitet, musste eine Lösung gefunden werden, die verhindert, dass der Bediener während der laufenden Bearbeitung in die benachbarte Station wechselt, wo er dem Fahrweg des Werkzeugkopfes zu nahe kommen würde. Lange Zeit hat elumatec hierfür eine mechanisch trennende Schutzeinrichtung in Form eines nicht umgehbaren Tisches eingesetzt. „Immer mehr Kunden wollten von uns eine Alternative zu dieser sperrigen Plattform in der Mitte der Maschine, weil sie die Bedienung gerade bei langen Profilen enorm erschwert hat", sagt Thorsten Gienger von der Mechanikkonstruktion bei elumatec. Bisherige Lösungsansätze schlugen fehl: horizontale Lichtgitter stellten sich als Stolperfallen heraus, Trittmatten gingen durch herabfallende und eingetretene, scharfkantige Späne nach kurzer Zeit kaputt und Einstrahl-Sicherheits-Lichtschranken erwiesen sich als zu Dejustage-gefährdet. „Mit dem V300 Workstation Extended haben wir jetzt eine Lösung, die diese Nachteile vermeidet", sagt René Begoihn.

Kompakter Sensor ersetzt Tisch-Koloss

Den bisherige Tisch-Koloss zwischen den beiden Arbeitsstationen ersetzt elumatec heute auf elegante Weise durch das kompakte sichere Kamerasystem V300 Work Station Extended. Der Sensor bietet Auflösungen von 20 mm, 24 mm und 30 mm. Das sichere Kamerasystem kann in Vertikal- und Horizontalapplikationen eingesetzt werden und eignet sich für variable Schutzfeldhöhen bzw. -längen bis 1,5 m und Diagonal-Reichweiten bis 2,12 m. Sender und Empfänger des Sensors sind in einem einzigen Gehäuse integriert – ebenso die Zusatzfunktionen Reset und EDM (Electronic Device Monitoring). Die kompakte, dreieckige Bauform ermöglicht die Montage in oder an der Ecke des Nuten-Profilrahmens einer Arbeitsstation, aber auch hinter einer Maschinenverkleidung oder – wie bei elumatec – in einem Schutzgehäuse. „Hier ist der Sensor weitgehend vor Stößen oder Dejustagen sowie vor herabfallenden Spänen geschützt", sagt Thorsten Gienger. Auf den gegenüberliegenden Seiten des Installationsortes wird ein Reflektorband angebracht. Das Kamerasystem erkennt auch bei einer maximalen Off-Axis-Montage von +/- 24 cm automatisch die gesamte Länge und Breite der Reflektorfläche und richtet das Überwachungsfeld danach aus.

Hoch verfügbare Sicherheit

Im Betrieb überzeugt die V300 durch ihre hohe Zuverlässigkeit und Verfügbarkeit. „Selbst vom teilweise rauen Betriebsumfeld mit der Gefahr von Bohröl-Sprühnebeln sowie Spänen, die durch das Überwachungsfeld fallen, lässt sich der Sensor nicht beeinflussen. Er erkennt, wenn der Bediener in den Gefahrenbereich eintritt oder hineingreift." Für das Reflektorband hat elumatec eine clevere weil naheliegende Lösung gefunden: „Wir haben es einfach auf der Rückseite der M4000-Gehäusesäulen angebracht", sagt Thorsten Gienger. Begeistert waren er wie auch sein Kollege René Begoihn von der einfachen Installation und Inbetriebnahme des V300: „Zwei Schrauben, ein Anschlusskabel und Einlernen des Schutzfeldes ohne aufwändiges, präzises Ausrichten auf das Reflektorband – so einfach haben wir es noch nie mit einer berührungslos wirkenden Schutzeinrichtung gehabt." Das Schutzfeld wird mit Hilfe einer intuitiven 1-Knopf-Bedienung im Teach-in-Modus eingelernt. Die 4-LED-Anzeige unterstützt diesen Vorgang, in dem je eine LED den Status der sicheren Schaltausgänge, der Schützkontrolle, der Rücksetztaste bzw. der Teach-Taste anzeigt. Alles zusammen führt dazu, dass die durchschnittliche Installationszeit für den V300WS nur wenige Minuten beträgt – und die Inbetriebnahmekosten entsprechend gering sind.

Selbstüberwachung und Diagnose

Im Schutzbetrieb dient jede der vier LED am Sensor als i.O.-Anzeige für einen definierten Sektor des eingerichteten Schutzfeldes. Dadurch sind eine schnelle Diagnose und Fehlerbeseitigung gewährleistet. In jedem Fall aber wird die Stillstandszeit der Arbeitsstation im Falle eines Serviceeinsatzes minimiert, da eine Störungsbehebung innerhalb kürzester Zeit und ohne Expertenwissen möglich ist.

DIE AUTOREN Dipl.-Ing. Wolfram Tanner, Produktmanager in der Division Industrial Safety Systems der Sick AG in Waldkirch, und Dipl.-Ing. (FH) Rolf Kribl, Key Account Manager Commercial Goods der Sick Vertriebs-GmbH in Düsseldorf ( www.sick.de )