Die Esab GmbH mit Stammsitz in Solingen und weltweit etwa 30 Produktionsstätten produziert Schweiß-Ausrüstungen und -Zusätze sowie Schneidanlagen für nahezu jeden Schweiß- und Schneidprozess. Der Geschäftsbereich Schneidanlagen, in Karben bei Frankfurt/Main, bietet Portalmaschinen mit verfahrbarer Brücke, und zwar für Laser-, Autogen- und Plasma-Schneiden. Je nach Auslegung eignen diese sich für unterschiedlichste Bleche insbesondere aus den Bereichen Baustahl, Edelstahl und Alumi- nium. Die Brennschneidmaschinen werden sehr präzise auf die jeweiligen Anforderungen abgestimmt; in der Regel bestimmt Esab anhand von Probenmaterial des Anwenders sämtliche Schneidparameter, also das passende Schneidverfahren ebenso wie die Bearbeitungsgeschwindigkeit, den Düsentyp, die Prozessgase etc.

Wichtiges Thema: Personen- und Sachschutz

Bei seinen Maschinen hat das Unternehmen schon immer großen Wert auf Personen- und Sachschutz gelegt und sieht sich in der Branche als Vorreiter der „Integrierten Safety-Technologie". Dazu tragen auch die in den Brennschneidmaschinen eingesetzten Servoantriebe bei. Hier arbeiten die Karbener seit über zehn Jahren mit den Antriebsspezialisten von Yaskawa zusammen. Die Antriebslösungen haben laut Esab bis heute nicht nur in puncto Zuverlässigkeit und Langlebigkeit überzeugt, sondern die Antriebe der jüngsten Generation bieten durch ihre integrierten Safety-Funktionen auch ein Höchstmaß an Sicherheit, ohne die Bediener-freundlichkeit einzuschränken.

Aufgrund der veränderten Rahmenbedingungen durch die neue Maschinenrichtlinie haben sich zwar die sicherheitstechnischen Anforderungen geändert, das Plus an Sicherheit soll aber dem Maschinenanwender das Handling nicht erschweren. Zudem wird die Steuerung von allen antriebsspezifischen Sicherheitsaufgaben entlastet, denn die Yaskawa-Antriebe Sigma-5 haben alle Eigenschaften, die die einschlägigen Sicherheitsnormen fordern und wurden vom TÜV Süd entsprechend zertifiziert.

Die bei der Konstruktion sicherer Maschinen verwendeten Steuerungskomponenten werden mit dem Inkrafttreten der Norm EN ISO 13489-1:2008 „Sicherheit von Maschinen – Sicherheitsbezogene Teile von Steuerungen" nun entweder gemäß Performance Level (PLa – e) oder Safety Integrity Level (SIL1 – 4) beurteilt. Die sicherheitstechnischen Funktionen für drehzahlveränderbare Antriebe sind in der IEC 61800-5-2 definiert.

Sichere Abläufe im praktischen Betrieb

Esab nutzt bei den Brennschneidmaschinen zwei dieser erweiterten Safety-Funktionen: SLS (Safely Limited Speed, d.h sicher reduzierte Geschwindigkeit) und SS1 (Safe Stop 1, d.h. sicherer Stopp nach Stoppkatego- rie 1). STO (Safe Torque Off, also sicheres stromlos Schalten) ist bei allen Servoverstärkern der Sigma-5-Baureihe standardmäßig an Bord, die Sicherheitsfunktionen SS1 und SLS können durch eine Optionskarte integriert werden. Letzteres trifft auch auf SS2 zu (Safe Stop 2, sicherer Stopp mit Lageüberwachung), was beispielsweise bei Pressen und Stanzen unerlässlich ist. Das Werkzeug muss hier im Fall der Fälle nicht nur sicher gestoppt, sondern auch sicher in Posi-tion gehalten werden, um Sach- oder Personenschäden auszuschließen.

Konkret profitiert man bei den Brennschneidmaschinen von der integrierten Sicherheitstechnik auf folgende Weise: Wird für Einricht- oder Wartungsarbeiten eine Sicherheitstür geöffnet, begrenzt der im Servoverstärker integrierte Motion Controller die Verfahrgeschwindigkeit auf eine sichere Geschwindigkeit. Das Sigma-5-Sicherheitsmodul überwacht dann die Einhaltung der vorgegebenen Drehzahl (Sicher begrenzte Geschwindigkeit). Bei Überschreitung der sicher begrenzten Geschwindigkeit wird der Antrieb direkt z.B. mittels STO abgeschaltet. Ähnliches passiert, wenn z.B aufgrund eines Lichtschrankensignals oder durch Betätigen eines Not-Halt-Schalters die Maschine stillgesetzt wird. Die Sicherheitsfunktion SS1 überwacht das kontrollierte Herunterfahren. Dank der Funktion STO wird die Bestromung der Antriebe sicher getrennt und das Wartungs- oder Einrichtpersonal kann gefahrlos an der Maschine arbeiten. All diese sicherheitsrelevanten Funktionen übernimmt der Sigma-5-Servoregler; die übergeordnete Steuerung der Maschine ist davon nicht betroffen.

Insgesamt sind je nach Größe der jeweili-gen Brennschneidmaschine mindestens drei Servoantriebe eingesetzt, zwei zum Verfahren der beweglichen Brücke in Richtung der x-Achse und ein weiterer zum Verfahren des Schneidwerkzeugs in Richtung der y-Achse. Die verwendeten Motoren müssen in der beschriebenen Anwendung bei den kleinen Brennschneidmaschinen jeweils 400 W Leistung liefern. Sie sind, um größere Massenträgheitsmomente zu überwinden, jedoch für eine Maximalleistung von 800 W ausgelegt. Prinzipiell sind für die Sigma-5-Servo-antriebe aber auch andere Leistungsbereiche kein Problem; die komplette Serie deckt Motorleistungen von 50 W bis 15 kW ab, sodass auch die für große Brennschneidmaschinen erforderlichen Leistungen abgedeckt werden können. Für eine einfache Anbindung in übergeordnete Steuerungsnetzwerke stehen alle üblichen Bussysteme zur Auswahl, wie Canopen, Ethercat, EtherNet/IP und Powerlink sowie seit dem Frühjahr 2012 auch Profinet.

Elmar Lohkampff, Key Account Manager bei der Yaskawa Eu-rope GmbH ( www.yaskawa.de ), und Ellen-Christine Reiff, Redaktionsbüro Stutensee