Automatisierte Spritzgusszelle

Sicherheitsverknüpfung einfach gemacht

Die Firma Denk Kunststoff Technik hat eine Roboterzelle für die Fertigung von Kunststoffteilen für die Automobilindustrie automatisiert. Soweit nichts ungewöhnliches. Doch bei der Absicherung setzt sie auf ein neuartiges Wireless-Sicherheitskonzept. Direkt an den Robotern sorgen moderne Drehdurchführungen und Werkzeugwechsler für hohe Zuverlässigkeit.


Alles aus einer Hand - ein Versprechen, von dem man häufig hört. Doch mit Wireless Safety, einem Aluminiumschutzzaun, Nothalt-Tastern und einer Sicherheits-Türzuhaltung liefert die Firma SSP Safety System Products Kunden nicht ein breites Produktspektrum, sondern bietet auch schlüssige Sicherheitskonzepte. So z.B. für die Automatisierung eine Spritzgusszelle bei Denk Kunststoff Technik. Die Spritzgusszelle besteht aus einer Spritzgussmaschine des Herstellers Arburg, zwei Yaskawa-Robotern und zwei Förderbändern für die Zu- und Abführung. Die Metallringe werden als Rohlinge über einen Bunker in einen Schwingförderer transportiert und dort vereinzelt, ehe sie über ein Transportband in Endlage gebracht werden. Dort wird ein Ring vom ersten Roboter entnommen und in eine Heizstation übergeben. Danach entnimmt ihn ein zweiter Roboter legt ihn in die Spritzgussmaschine ein, wo die Rohlinge im 2K-Verfahren mit Kunststoff ummantelt werden. Der Einsatz einer Drehdurchführung und eines Werkzeugwechslers, die beide von RSP Robot System Products geliefert wurden, ermöglicht den Robotern dabei eine möglichst flexible Drehung der sechsten Achse sowie das Wechseln der Werkzeuge. Über ein Förderband werden die Fertigteile, ein Haltering, welcher bei einem Federbeinlager zum Einsatz kommt, schließlich aus der Fertigungszelle ausgeschleust.

Sicherheitsverknüpfung der Anlagen als Herausforderung

Aus Sicherheitsperspektive war für Konstantin Spenst, Leiter der Automatisierungstechnik, vor allem die Sicherheitsverknüpfung der Maschinen und Roboter verschiedener Hersteller die größte Herausforderung: "Wir haben lange nach einem passenden Sicherheitssystem für unsere Applikation gesucht, jedoch konnte kein Hersteller eine zufriedenstellende Lösung liefern. Die Verknüpfung aller Maschinen war mit der Wireless-Sicherheitssteuerung Safety Simplifier von SSP um ein vielfaches einfacher als mit herkömmlichen Systemen".

Dezentrale Sicherheits-SPS mit Wireless Safety

Die außergewöhnliche Plug&Play-Lösung bringt Sicherheit dorthin, wo sie benötigt wird. SSP bietet die dezentrale Sicherheits-SPS mit Wireless Safety und 14 sicheren, digitalen I/Os sowie optional mit zwei zusätzlichen, doppelten Relaisausgängen. Die 14 I/Os kann der Anwender dann ganz nach Belieben und flexibel als Ein- oder Ausgang konfigurieren. Für die Lösung bei Denk wurden an den Türeinheiten jeweils Module mit 14 I/Os gewählt, die Module auf den Schaltschränken besitzen außerdem zwei weitere Relaisausgänge um Roboter und Maschine potentialfrei abzuschalten. Die Türmodule sind darüber hinaus direkt mit den notwendigen Bedienelementen wie Nothalt und beleuchteten Tastern ausgestattet. Sie lassen sich ebenfalls frei über einen Online-Konfigurator auswählen. Die integrierte LED-Anzeige ermöglicht einen schnellen Überblick der Ein- sowie Ausgänge und liefert weitere Informationen über Signalstärke oder Anzahl der Teilnehmer.

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Nothalt-System für den Ernstfall

Wird eine Anlage, wie im Falle von Denk verkettet, müssen wegen normativer Anforderungen auch die Nothalt-Taster verkettet werden, da im Ernstfall alle Maschinen- bzw. Roboter durch die Betätigung eines einzelnen Nothalt-Tasters stehen bleiben müssen. Die Relaisausgänge aller verwendeten Safety Simplifier schalten je nach Anwendungsfall gemeinsam oder einzeln, um die Maschinen sicher stoppen zu können. Die Spannungsversorgung (10 bis 30VDC) lässt sich zudem einfach von der Spannungsversorgung der Anlage trennen. Auf diese Weise können also auch in einer verketteten Anlage einzelne Maschinen abgeschaltet werden, ohne einen Nothalt aller Maschinen verursachen zu müssen. Dies erleichtert u.a. die Installation von Nothalt-Lösungen, da keine weitere Auswerteeinheit für die Steuerung benötigt wird. Über die kostenlose Software Simplifier Manager wurden die Module mit Unterstützung von SSP programmiert.

Kabellose Kommunikation

Projektleiter Spenst konnte mit diesem neuartigen Konzept auch den Verdrahtungsaufwand seiner Anlage deutlich reduzieren, denn die Sicherheitstürzuhaltung tGard von SSP und externe Nothalt-Taster werden einfach direkt am Safety Simplifier mit vorkonfigurierten Steckern angeschlossen. Somit ist keine zusätzliche Sicherheits-SPS oder Verdrahtungsaufwand im Schaltschrank mehr notwendig. Der Safety Simplifier schickt die Signale nun Wireless auf einer Frequenz von 2,4GHz an die weiteren Teilnehmer im System. Die Besonderheit dabei: Es handelt sich dabei nicht um ein einfaches Sender- und Empfänger Modell, sondern durch wechselseitige Multi-Master-Kommunikation wird ein flächendeckendes Netz an Sicherheitskommunikation aufgebaut, in dem jeder Safety Simplifier auch als Repeater dient. So können auch weitere Strecken zuverlässig und schnell ohne den Einsatz von Kabeln überbrückt werden. Sollte sich der Anwender für den Einsatz von Safety Simplifiern an weiteren Anlagen entscheiden, stehen noch 15 Kanäle auf der 2,4GHz-Frequenz bereit, sodass diese sich nicht gegenseitig stören. Insgesamt können bis zu 16 Safety Simplifier mit 256 I/Os in einem System miteinander kommunizieren.

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Dezentrales Sicherheitskonzept

Zudem kann der Anwender hier zugleich von einem dezentralen Sicherheitskonzept profitieren. Einfache Funktionen können zu bestehenden als auch neuen Systemen problemlos hinzugefügt werden. Funktionen wie 'Türe schließen' oder 'zeitverzögertes Öffnen' sind auswählbar und mit den Sicherheitsausgängen bereits existierender Sicherheitssystemen sowie Maschinensteuerungen direkt verbindbar. Ein Schaltschrank für die Sicherheitstechnik und ein übergeordnetes Sicherheitsschaltgerät sind in diesem Fall nicht mehr notwendig.

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