Lichtgitter sichern Produktionsanlage für Rolladenmotorbaugruppen
Strahlenschutz
Lichtvorhänge gibt es viele. In einem Automatisierungsprojekt für den Rolladenmotorenhersteller Elero beweist Turck mit den EZ-Screen-Modellen von Banner Engineering, dass die Unterschiede durchaus gravierend sein können: keine Blindzonen, einfacher paralleler Anschluss von Sender und Empfänger sowie die Möglichkeit zur Kaskadierung gaben den Ausschlag. Ein Pick-to-Light-System zur Sicherung der Produktionsqualität rundet das Automatisierungsprojekt ab.
Bild: Hans Turck GmbH & Co. KGWenn es stimmt, dass der Fortschritt nicht aufzuhalten ist, dann ist das Smart-Home - das automatisierte und vernetze Haus - in einigen Jahrzehnten so selbstverständlich wie heute Heizung und WC.
Bild: Hans Turck GmbH & Co. KG
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Bild: Hans Turck GmbH & Co. KGTeilautomation am wirtschaftlichsten
Elero hat jetzt die erste Montagestrecke für Rollladenmotorbaugruppen automatisiert, auf der vier Bauteile an drei Stationen eingebaut werden. An der ersten Station wird ein Kugellager, an einer zweiten ein Sperr- und ein Federelement und an der dritten ein Magnet eingepresst. Früher bedienten die Mitarbeiter die Pressen von Hand. Heute führt ein Förderband die Motoren von Station zu Station. Linearachsen pressen die Bauteile an den drei Stationen ein. Handarbeit ist nur noch beim Einlegen der Teile erforderlich. Diesen Arbeitsschritt auch zu automatisieren, lohnte sich bei den gegebenen Stückzahlen noch nicht, wie Berechnungen des Motorenherstellers ergaben. Ziele der Automatisierung sind eine gesicherte, gleichbleibend hohe Produktqualität und eine Verringerung von Fehlern im Prozess. Außerdem entlastet der Verzicht auf das manuelle Pressen die Arbeitskräfte in der Motorenfertigung. Die Motorbaugruppe fährt auf einem Materialträger zur ersten Station. Eine K50-Leuchte mit eingebautem Lichttaster zeigt dem Arbeiter das Fach mit dem einzulegenden Kugellager an. Obwohl an dieser Stelle nur ein Typ von Lager eingebaut werden kann, schätzt Elero den Vorteil der gesicherten Entnahme des Lagers. Mit dem Lichttaster registriert die K50-Leuchte, ob ein Teil entnommen wurde und knüpft den folgenden Pressvorgang an diese Bedingung. Der Materialträger fährt nach dem Einlegen des Kugellagers weiter zur ersten Pressstation. Sobald der Pressvorgang beginnt und die Linearachse hinabfährt, löst sich ein Magnet und aktiviert über die Steuerung die Lichtvorhänge. Sie schützen die Werker bei einem Eingriff in die Presse. Gerät dennoch ein Gegenstand oder Körperteil während des Pressvorgangs in den Lichtvorhang, unterbricht die Sicherheits-SPS den Prozess sofort. An der zweiten Station sind zwei K50-Leuchten verbaut, die dem Werker die einzubauenden Teile anzeigen. Hier ist, wie auch an der dritten Station der Montagelinie, ein EZ-Screen-Lichtvorhang verbaut.
Bild: Hans Turck GmbH & Co. KGKaskadierung spart Platz im Schaltschrank
Der Vorteil der Lichtgitter von Banner Engineering, Turcks Partner für Opto-Elektronik, ist dabei, dass die Geräte keine Blindzone haben. "Die Gehäuselänge der Geräte entspricht eins zu eins der Schutzfeldhöhe. Ohne diese Eigenschaft hätte man die Lichtgitter hier nicht einsetzen können", erklärt Uwe Binder einen Vorteil der EZ Screens. Ein weiteres Feature überzeugte Oleg Oster, Abteilungsleiter Betriebsmittelbau bei Elero: "Die Kabel des Sender- und des Empfängerteils der Lichtgitter sind beide achtadrig ausgelegt." Eigentlich benötigt der Sender nur fünf Adern, um aber den Anschluss am Schaltschrank zu erleichtern, hat Banner die Aderanzahl von Sender und Empfänger angeglichen. Am Sender sind dementsprechend drei Adern nicht aufgelegt. "Der Vorteil der Banner-Lichtvorhänge ist, dass ich einfach die Adern der beiden Kabel parallel in der Steuerung aufklemme. Ich muss nicht lange überprüfen, welche der 16 Adern zum Sender und welche zum Empfänger gehört", beschreibt es Oleg Oster. "Die beiden Teile des Lichtgitters erkennen sich dann automatisch, ich muss nichts kalibrieren oder einrichten." Mit einem Y-Verteiler kann sogar mit einem Kabel ein Sender- und Empfänger-Paar angeschlossen werden. Damit spart der Anwender Zeit und Platz im Schaltschrank. Bis zu drei Paare von Sendern und Empfängern lassen sich mit einem achtpoligen Kabel anbinden. Voraussetzung für diese Kaskadierung ist, dass alle Lichtgitter dieselbe Bedingung überprüfen. Die mögliche Alternativlösung einer mechanischen Tür-Sicherung des Einpressvorgangs verwarfen Oleg Oster und Uwe Binder schnell. Zu aufwändig wären Einrichtung, Montage und Wartung gewesen. Auch preislich war diese Alternative nicht attraktiv.
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Bild: Hans Turck GmbH & Co. KGPick-to-Light erhöht Produktionssicherheit
Durch das Pick-to-Light-System kann Elero den Produktionsprozess permanent kontrollieren. Am Ende der Produktion steht eine Entnahme der NIO-Teile (Nicht in Ordnung). Hier überprüft ein QS18-Lichttaster, ob die fehlerhaften Rohrmotoren auch wirklich von den Materialträgern entfernt werden. Dazu musste Oleg Oster den Sensor lediglich auf einen Punkt teachen. Das zu detektierende Teil wird vor die Lichtschranke gehalten, der Sensor ist mit zwei Klicks eingeteacht. Die Firmware legt automatisch ein Schaltfenster von einem Zentimeter um den eingeteachten Punkt, die Bereiche vor und hinter diesem Fenster sind ausgeblendet. Diese Funktion ist bei vielen Lichttastern entweder gar nicht vorhanden oder sie muss aufwändig über zwei Schaltpunkte parametriert werden.
EN13849-1
Da Elero die Maschinen zur Produktion ihrer Motoren größtenteils selbst herstellt, muss sich das Unternehmen gemäß der Maschinenrichtlinie verhalten. Teil dieser Richtlinie ist die Europäische Norm EN13849-1, die vom Maschinenbauer eine Risikobeurteilung für seine Maschine fordert. Dazu muss der Maschinenbauer den für die Maschine benötigen Performance Level festlegen - den sogenannten PLR (Performance Level Required). Zur Bewertung von sicherheitsbezogenen Maschinen und Steuerungen nach EN13849 können Maschinenbauer auf den Software-Assistent Sistema (Sicherheit von Steuerungen an Maschinen) zurückgreifen. Das Programm hilft dabei zu überprüfen, ob die ausgewählten sicherheitsrelevanten Komponenten - von der Steuerung bis zum Lichtvorhang - auch dem errechneten Performance Level entsprechen. "Es war sehr hilfreich, dass ich in den Sistema-Bibliotheken die Datenbausteine für alle eingesetzten Produkte von Turck und Banner gefunden habe", sagt Oleg Oster. Er wählt die Komponenten einfach aus und fügt sie seinem Maschinenprojekt hinzu, statt umständlich die richtigen Stellen für die entsprechende Angabe aus den Produktdatenblättern zu suchen und manuell einzugeben. Das erleichtert den Nachweis des errechneten Performance Levels erheblich. Elero ist sowohl mit der Beratung, dem technischen Support von Turck, wie auch den Produkten selbst sehr zufrieden. 2014 wird die Automatisierung der Elero-Produktionslinien daher auch weitergeführt. Zwei ähnliche Maschinen zur Rohrmotorenfertigung stehen noch an.
Bild: Hans Turck GmbH & Co. KGTeilautomation am wirtschaftlichsten
Elero hat jetzt die erste Montagestrecke für Rollladenmotorbaugruppen automatisiert, auf der vier Bauteile an drei Stationen eingebaut werden. An der ersten Station wird ein Kugellager, an einer zweiten ein Sperr- und ein Federelement und an der dritten ein Magnet eingepresst. Früher bedienten die Mitarbeiter die Pressen von Hand. Heute führt ein Förderband die Motoren von Station zu Station. Linearachsen pressen die Bauteile an den drei Stationen ein. Handarbeit ist nur noch beim Einlegen der Teile erforderlich. Diesen Arbeitsschritt auch zu automatisieren, lohnte sich bei den gegebenen Stückzahlen noch nicht, wie Berechnungen des Motorenherstellers ergaben. Ziele der Automatisierung sind eine gesicherte, gleichbleibend hohe Produktqualität und eine Verringerung von Fehlern im Prozess. Außerdem entlastet der Verzicht auf das manuelle Pressen die Arbeitskräfte in der Motorenfertigung. Die Motorbaugruppe fährt auf einem Materialträger zur ersten Station. Eine K50-Leuchte mit eingebautem Lichttaster zeigt dem Arbeiter das Fach mit dem einzulegenden Kugellager an. Obwohl an dieser Stelle nur ein Typ von Lager eingebaut werden kann, schätzt Elero den Vorteil der gesicherten Entnahme des Lagers. Mit dem Lichttaster registriert die K50-Leuchte, ob ein Teil entnommen wurde und knüpft den folgenden Pressvorgang an diese Bedingung. Der Materialträger fährt nach dem Einlegen des Kugellagers weiter zur ersten Pressstation. Sobald der Pressvorgang beginnt und die Linearachse hinabfährt, löst sich ein Magnet und aktiviert über die Steuerung die Lichtvorhänge. Sie schützen die Werker bei einem Eingriff in die Presse. Gerät dennoch ein Gegenstand oder Körperteil während des Pressvorgangs in den Lichtvorhang, unterbricht die Sicherheits-SPS den Prozess sofort. An der zweiten Station sind zwei K50-Leuchten verbaut, die dem Werker die einzubauenden Teile anzeigen. Hier ist, wie auch an der dritten Station der Montagelinie, ein EZ-Screen-Lichtvorhang verbaut.
Hans Turck GmbH & Co. KG
Dieser Artikel erschien in SPS-MAGAZIN 11 2016 - 28.10.16.Für weitere Artikel besuchen Sie www.sps-magazin.de
