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Neue Freiheiten für den Maschinenbau

Sicherheit: Innovative Sensorik macht die technik komplexer
Neue Freiheiten für den Maschinenbau

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Es gibt nicht nur neue Produkte, sondern auch ganz neue Konzepte für die Sicherheitstechnik. Auch das Umsetzen der neuen Maschinenrichtlinie und Normen fordert Anwender und Betreiber. Dieser Trend wird 2008 anhalten.

Wer sich mit Maschinensicherheit befasst – sei es in der Konstruktion von Maschinen und Anlagen, sei es als Betriebsleiter oder Sicherheitsingenieur – der konnte sich im ablaufenden Jahr vermutlich nicht über Langeweile beklagen. Denn eine drehbare Schutztür mit elektromechanischem Sicherheitsschalter war zwar viele Jahre lang „state of the art“ bei der Absicherung von Gefahrenstellen. Heute stehen dagegen unterschiedlichste Technologien zur Verfügung. Zu den aktuellen Trends gehört der zunehmende Einsatz von Sicherheitssensoren. Denn die berührungslose Stellungsabfrage der Schutztür lässt sich gut in die Umgebungskonstruktion integrieren, und sie ist unempfindlich gegenüber Verschmutzungen. Darüber hinaus gibt es Neuentwicklungen, die neue Wirkprinzipien nutzen und weniger anfällig sind gegenüber Versatz der Schutztür: Das erhöht die Verfügbarkeit nicht nur der Schutzeinrichtung, sondern der gesamten Maschine – und dieser Faktor zählt mehr denn je im globalen Wettbewerb.

Vor allem bei der Absicherung kleinerer Gefahrenstellen, wie beim Handschutz an Pressen, haben Sicherheits-Lichtgitter teilweise die Schutztür abgelöst. Der Maschinenbediener hat freie Sicht auf den Arbeitsbereich und ist dennoch bestens geschützt. Bei der Absicherung größerer Gefahrenbereiche ohne Schutzzaun bewährt sich der Sicherheits-Laserscanner, und ganz neu ist der Schritt zur sicheren Bildverarbeitung, der bei der Stuttgarter Daimler AG schon Wirklichkeit geworden ist: Eine zentral angebrachte Kamera überwacht hier den Arbeitsprozess und stoppt die Gefahr bringende Bewegung von Maschine oder Roboter, wenn Gefahr für den Bediener droht.
Auf der Ebene der Signalübertragung finden Sicherheits-Bussysteme immer mehr Anhänger, und das mit gutem Grund: Man benötigt nur zwei statt bis zu sechzehn Leitungen, und diese zwei können nicht nur als Ringleitung ausgeführt werden, sondern bringen beim ASi SaW-Standard auch die Energie zum Sicherheits-Schaltgerät. Ob der neue ASi SaW-Monitor nochmals einen Schub bringt, wird sich zeigen: Er ermöglicht neue Funktionalitäten und wird spätestens zur Hannover Messe 2008 verfügbar sein. Nochmals einfacher ist die Installation von Sicherheits-Schaltgeräten, wenn man ganz aufs Kabel verzichtet: Das Thema „Wireless Automation“ hat Einzug in die Maschinensicherheit gehalten. Zu den typischen Einsatzbereichen gehören Zustimmtaster für den Einrichtbetrieb und die Prozessbeobachter: Hier ist der Bediener gerade bei großen Anlagen immer auf der Höhe des Geschehens, ohne dass er auf das Kabel der Bedieneinheit achten müsste. So gewinnt er zusätzliche Bewegungsfreiheit.
Dass Antriebs-, Steuerungs- und Sicherheitstechnik zusammenwachsen, wird immer wieder betont und ist schon auf der Produktebene sichtbar: Da gibt es Frequenzumrichter mit Not-Aus-Funktionen und Steuerungen mit sicheren Eingängen. Wie antworten die Platzhirsche der Sicherheitstechnik darauf? Sie entwickeln Sicherheitssteuerungen, die sich flexibel an den jeweiligen Einsatzfall anpassen lassen. Entweder sind diese Steuerungen auf alle Eventualitäten vorbereitet – nach dem Motto, dass Software-Funktionalitäten kaum etwas kosten, wenn sie einmal entwickelt sind – oder sie sind modular aufgebaut und daher exakt für den individuellen Fall konfigurierbar. Ein kluger Schachzug ist sicherlich die Integration betriebsmäßiger, nichtsicherer Ein- und Ausgänge: So kann der Konstrukteur einer einfacheren Maschine auf eine „normale“ Steuerung verzichten. Das spart Kosten und auch Platz im Schaltschrank.
Vielleicht das aktuell spannendste Thema der Maschinensicherheit sind die neuen Formen der Zusammenarbeit zwischen Mensch und Maschine, die zurzeit – mit dem Segen der Berufsgenossenschaften, teilweise auch in deren Forschungseinrichtungen – erprobt werden. Künftig werden Roboter verstärkt „Hand in Hand“ mit dem Bediener arbeiten, und das heißt: ohne Schutzzaun. Der Roboter schweißt dann ein Bauteil, und der Bediener begutachtet die Qualität. Oder der Roboter hält ein Bauteil, das der Mensch bearbeitet. Die ermüdungsfreie Kraft des Roboters bildet mit der Flexibilität und Intelligenz des Bedieners eine ideale Kombination.
Was so logisch klingt, ist sicherheitstechnisch nicht ganz einfach zu realisieren – aber es geht, wie Praxisbeispiele beweisen. Die Sicherheitsfunktionen werden dann in die Robotersteuerung integriert. Sowohl die namhaften Roboterhersteller als auch große Produktionsbetriebe vor allem in der Automobilindustrie befassen sich derzeit aus mehreren Gründen mit solchen Konzepten: Sie wünschen höhere Flexibilität in der Automatisierung (Stichwort Nischenmodelle), sie sehen aber auch den wachsenden Altersdurchschnitt der Belegschaft in der Produktion: Schon aus diesem Grund sind neue Formen der Zusammenarbeit und damit auch der Maschinensicherheit gefragt.
Neben den technischen Innovationen wird die Welt der Richtlinien und Normen die Konstrukteure auch im kommenden Jahr in Atem halten. Es lohnt sich, diese Entwicklung zu verfolgen, weil sich die Normen für zusätzliche Betriebsarten öffnen, die den Einrichtbetrieb oder die Prozessbeobachtung erleichtern. Das bietet dem Maschinenbauer Gelegenheit, sich im Wettbewerb zu differenzieren. Und der Anwender kann Sicherheitseinrichtungen einsetzen, die sich noch besser in die Arbeitsabläufe integrieren lassen und somit die Voraussetzung für ein produktives und sicheres Arbeiten schaffen.
Gerald Scheffels Fachjournalist, Wuppertal
Mit Lichtschranken, Scannern oder Kameras zum Ziel

Der Safetymarkt differenziert sich

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Nachgefragt

Wichtige Trend-Themen der Automatisierung haben die Maschinensicherheit erreicht?
Es gibt in der Tat anspruchsvolle Technologien wie die sichere Funkstrecke oder Robotersteuerungen mit integrierten Sicherheitsfunktionen, bei denen auf trennende Schutzeinrichtung verzichtet werden kann. Aber der gute alte Schutzzaun mit einer elektromechanischen oder sensorischen Schutztürüberwachung wird dadurch nicht seine Daseinsberechtigung verlieren.
Was spricht noch für den Schutzzaun?
Letzten Endes ist es immer eine Kosten-Nutzen-Abwägung. Neue Technologien sind oft nur sinnvoll, wenn man einen Zusatznutzen realisieren kann. Das ist aber nur bei bestimmten Anwendungsbereichen gegeben – im Falle der Wireless Safety beim Einrichten von Maschinen. Und man darf nicht vergessen, dass es auch bei den ganz konventionellen Sicherheits-Schaltsystemen Innovationen gibt.
Welche Innovationen sind das genau?
Wir haben Sicherheitsschalter mit einem neuen Wirkprinzip entwickelt, die die Reihenschaltung mehrerer Schaltgeräte und die Signalauswertung über einen einzigen Sicherheitsbaustein erlauben. Außerdem tolerieren diese CSS-Geräte höheren Schutztürversatz, und sie bieten zusätzliche Diagnose-Funktionen. Wir sind der festen Überzeugung, dass die klassische Art der Schutztürüberwachung weiterhin einen sehr großen Teil des Sicherheitsmarktes abdeckt.
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