Fachartikel: Retrofit an Werkzeugmaschinen

Für den sicherheitstechnischen Retrofit an Maschinen mit gefährlichen Nachlaufbewegungen, beispielsweise Drehmaschinen, steht dem Betreiber eine einfache Paketlösung von Schmersal mit aufeinander abgestimmten Sicherheitskomponenten zur Verfügung.
Alle (sicherheitsgerichteten) Bedienfunktionen der Maschine können in einer kompakten und einfach zu montierenden Bedieneinheit zusammengefasst werden.
Alle (sicherheitsgerichteten) Bedienfunktionen der Maschine können in einer kompakten und einfach zu montierenden Bedieneinheit zusammengefasst werden.Bild: K.A. Schmersal GmbH & Co. KG

Die Problemstellung dürfte vielen Fertigungsbetrieben bekannt sein: Obwohl Jahrzehnte alt, verrichtet die Werkzeugmaschine noch zuverlässig ihren Dienst. Eventuell wird sie gar nicht mehr so häufig eingesetzt, aber hin und wieder doch benötigt. Allerdings entspricht sie nicht den aktuellen Grundsätzen der Maschinensicherheit.

Normenkonformes Retrofit

In dieser Situation steht der Maschinenbetreiber oft vor großen Herausforderungen: Es geht nicht nur um das Verriegeln einer Schutztür, sondern auch um die Erfassung der gefahrbringenden Bewegung, etwa an einer Dreh- oder Fräsmaschine. Wie lässt sich der Stillstand der Maschine erfassen? Das ist die Voraussetzung dafür, dass der Sicherheitskreis das Öffnen der Schutztür freigibt. Muss dafür in die Steuerung der Maschine eingegriffen werden? Wird Sensorik zur Stillstandserfassung benötigt? Wie hoch ist der Aufwand für diese Lösung?

Anwender können beispielsweise elektromechanische oder elektronische Sicherheitszuhaltungen, wie hier im Bild die AZM300, einsetzen.
Anwender können beispielsweise elektromechanische oder elektronische Sicherheitszuhaltungen, wie hier im Bild die AZM300, einsetzen.Bild: K.A. Schmersal GmbH & Co. KG

Eins steht fest: Wenn gefährliche Nachlaufbewegungen zu erwarten sind, ist es mit einem einfachen Sicherheitsschalter zur Überwachung der Schutztürstellung nicht getan. Es wird eine Sicherheitszuhaltung benötigt, die die Schutztür solange verriegelt hält, bis die Bewegung zum Halt gekommen ist. Die Zuhaltung wiederum bedingt ein – sicherheitsgerichtetes – Signal für die Freigabe der Schutztür. Zwei Lösungen, die hier bei neuen Maschinen erprobt und bewährt sind, kommen bei der Nachrüstung eher nicht in Frage.

Für den sicherheitstechnischen Retrofit an Maschinen mit gefährlichen Nachlaufbewegungen, zum Beispiel Drehmaschinen, steht dem Betreiber eine einfache Paketlösung von Schmersal mit aufeinander abgestimmten Sicherheitskomponenten zur Verfügung.
Für die sicherheitstechnische Nachrüstung von Werkzeugmaschinen, an denen gefährliche Nachlaufbewegungen zu erwarten sind, bietet Schmersal eine einfach zu installierende Paketlösung an.Bild: K.A. Schmersal GmbH & Co. KG

Komfortable Komplettlösung

Ein sicherer Stillstandswächter benötigt üblicherweise einen sicheren Sensor, der den Stillstand der Bewegung erfasst. Das lässt sich in der Nachrüstung aber nur mit einigem Aufwand realisieren, weil in den Antrieb eingegriffen werden muss. Schmersal bietet hier eine kostengünstige, sensorlose und platzsparende Lösung, mit der die Sicherheitstechnik an der Maschine ergänzt wird, ohne die Steuerung der Maschine anzupassen oder zusätzliche Sensoren zur Stillstanderfassung montieren zu müssen.

Eine programmierbare Sicherheitssteuerung kann (auch ohne Sensorik) zeitgesteuert die Schutztür freigeben, ist aber sowohl von der Funktion als auch von den Kosten her eindeutig überdimensioniert für diese Aufgabe. Genau mit dieser Aufgabenstellung – Nachrüstung vorhandener Maschinen mit Schutz vor gefährlichen Nachlaufbewegungen – werden die Vertriebsingenieure von Schmersal häufig konfrontiert, wenn sie eine sicherheitstechnische Bewertung von Bestandsmaschinen vornehmen. So entstand die Idee, eine ‚Out of the box‘-Lösung für derartige Anwendungen zu entwickeln.

Ein solches Paket steht jetzt zur Verfügung und besteht im Wesentlichen aus drei Komponenten: Im Schaltschrank der Maschine wird ein multifunktionaler Sicherheitsrelaisbaustein vom Typ SRB-E-402FWS installiert. Er kombiniert die Funktionen einer sicheren zweikanaligen Zeitüberwachung mit einer sicheren zweikanaligen Schutztürüberwachung in einem Gerät.

Die Schutztürüberwachung übernimmt eine Sicherheitszuhaltung, die normenkonform nach dem Ruhestromprinzip arbeitet. Hier können elektromechanische Sicherheitszuhaltungen z.B. der Baureihe AZM161 zum Einsatz kommen. Ebenso möglich ist die Verwendung elektronischer Zuhaltungen, etwa vom Typ AZM300. Bei ihnen übernimmt ein sicherheitstechnisch ertüchtigter RFID-Sensor die Stellungsüberwachung der Schutztür. Das bietet diverse Vorteile. Beispielsweise erlaubt es ein hohes Niveau an Manipulationssicherheit (hoch codierte Varianten nach ISO14119) sowie das Erfassen und Übertragen nicht sicherheitsgerichteter Signale, die u.a. im Diagnosefall nützlich sind.

Schon im praktischen Einsatz

Das beschriebene Konzept bewährt sich bereits in der Praxis, z.B. bei einem metallverarbeitenden Betrieb, der mehrere Drehmaschinen nachgerüstet hat. Die Verantwortlichen hatten zuvor bei mehreren Anbietern um eine Empfehlung gebeten und Angebote für programmierbare Sicherheitssteuerungen erhalten. Im Gespräch mit dem Schmersal-Vertrieb wurde die hier beschriebene Paketlösung vorgestellt. Sowohl die geringeren Kosten als auch die deutlich einfachere Nachrüstung sprachen für diese Lösung, die inzwischen installiert wurde und seitdem in vollem Umfang überzeugt.

Als Bedieneinheit und dritte Komponente der Retrofit-Paketlösung kommt ein Bediengerät vom Typ BDF200 zur Anwendung. Es lässt sich dank schlanker Bauform direkt an der Schutztür montieren. Das modulare Konzept erlaubt die individuelle Konfiguration der Bedieneinheit. Empfehlenswert sind vier Taster: Not-Halt-Schlagtaster, Wahlschalter für ‚On/ Off‘, weißer Drucktaster für die Funktion ‚Open‘ sowie ein blauer Drucktaster (‚Reset‘).

Einfach zu bedienen

Werden diese drei Komponenten miteinander verbunden, ist der Schutz vor gefährlichen Nachlaufbewegungen gewährleistet. Die Paketlösung lässt sich zudem besonders einfach bedienen. Mit dem Wahlschalter fordert der Bediener den Stopp der Maschine an. Daraufhin fallen die Schütze der Maschine ab und triggern die Zeit des sicheren Zeitrelais. Nach Ablauf dieser Zeitspanne (Beendigung der Nachlaufzeit) kann der Taster ‚Open‘ zum Öffnen der Schutztür betätigt werden.

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