Klug integriert

Titelstory

Mechatronik – Die neue Maschinenrichtlinie erfordert neue Ansätze auch in der Intralogistik. Eine mechatronische Gesamtlösung gewährleistet die Maschinensicherheit bei vergleichbaren Kosten.

09. April 2010

Der Trend zu immer höheren Geschwindigkeiten in der Industrie betrifft nicht allein die Fertigungsprozesse: Maßgeblich für die enorme Produktivität ist auch die zunehmende Beschleunigung in der Handhabungstechnik und im allgemeinen Materialfluss. Zunehmende Bedeutung bekommt deshalb auch das Thema Sicherheit, schließlich bewegen sich zum Beispiel die Regalbediengeräte in den Gassen automatischer Kleinteilelager in vielen Logistikzentren mit Geschwindigkeiten von bis zu sechs Metern pro Sekunde. Nicht ohne Grund verlangt deshalb die aktualisierte europäische Maschinenrichtlinie auch hier neueAnsätze, um einen gefahrlosen Betrieb zu gewährleisten. Der Logistikspezialist Klug integrierte Systeme aus Teunz in der Oberpfalz hat deshalb eine Intralogistiklösung konzipiert, die bei gleichem Komfort und vergleichbaren Kosten normkonform die Sicherheit für Mensch und Maschine gewährleistet.

Lösung durch Mechatronik

Am besten realisieren lässt sich eine rundum gelungene Sicherheitslösung mit mechatronischen Systemen, weiß Michael Weiherer, Leiter der Automatisierungstechnik bei Klug: »Die Struktur ist maßgeblich; nehmen wir die Automatisierung als Maßstab, dann holt die Sicherheitstechnik mit der Maschinenrichtlinie im Grunde genommen technologisch und konzeptionell auf.«

So seien Worst-Case-Betrachtungen unvermeidlich, weil Anlagen oder Maschinenmodule immer öfter bis an die physikalischen Leistungsgrenzen herangefahren würden. Der Nutzen der neuen Richtlinie ist auch Ambros Kienberger bewusst, der die reibungslose Abwicklung der Logistikprojekte verantwortet, bei denen Klug als Generalunternehmer auftritt: »Um diese Dynamik möglichst gefahrlos zu betreiben, bedarf es eines ebenso qualitativen wie durchgängigen Sicherheitskonzepts.«

Entscheidend ist deshalb das perfekte Zusammenspiel von Software, Elektronik, Antriebsregler und Elektromechanik mit dem Motor einschließlich des Rückführsystems. Die Logistiksystemanbieter aus Bayern kooperierten dazu intensiv mit dem Antriebstechnikspezialisten Lenze aus Hameln. Maßgeblich für die Projektzusammenarbeit waren drei Ziele: Ein höheres Sicherheitsniveau zum Schutz von Menschen und Maschinen entsprechend der neuen EU-Norm, gleicher Bedienungskomfort sowie vergleichbare Kosten. Die vom TÜV Süd schließlich abgenommene Lösung ist deshalb dreischichtig aufgebaut und besteht aus Antrieben, Steuerungshardware und Software.

Ein wichtiger Grundbaustein innerhalb des Steuerungsaufbaus bei diesem Konzept sind die Servo Drives 9400 von Lenze. Diese Antriebsregler mit integrierten Sicherheitsfunktionen lassen sich per Profibus über das Profisafe-Protokoll in das Gesamtsystem einbinden und ohne großen Anpassungsaufwand auch in künftige Ethernet-Standards integrieren.

Das wichtigste Ziel aller Sicherheitsfunktionen ist es, die Bewegungen des Antriebs auf Anforderung oder im Fehlerfall sicher einzuschränken. Zu den wichtigsten Elementen zählen daher die Stoppfunktionen. Entsprechend der Gefahrensituation erfolgt hierbei ein Stillsetzen des Antriebs, beispielsweise in Form des »sicher abgeschalteten Moments« (Safe Torque Off, STO), bei dem die Energieversorgung des Motors sicher unterbrochen wird. Die Servo Drives 9400 stellen diese Funktion mit dem Sicherheitsmodul SM100 unmittelbar im Antriebsregler zur Verfügung. Dazu genügt es, ein gelbes Modul in einen für die Sicherheitstechnik reservierten Slot des Grundgerätes zu stecken und die externe Sensorik direkt daran anzuschließen. Sind weitergehende Sicherheitsfunktionen erforderlich, kommt das funktional höher skalierte Modul SM301 zum Einsatz, mit dem sich beispielsweise Drehzahlen und Positionen der Fahr- und Hubantriebe von Regalbediengeräten sicher erfassen und überwachen lassen.

Integrierte Sicherheit

Die Integration der funktionalen Sicherheit in die Antriebsregler bietet im Vergleich zu konventionellen Lösungen viele Vorteile. So macht diese »drive-based safety« die Realisierung der Sicherheitstechnik übersichtlicher und vereinfacht gleichzeitig die Systemstruktur. Unter dem Kostenaspekt wichtig ist daneben die Einsparung externer Komponen-ten wie Sicherheitsschaltgeräte, Drehzahlwächter und Schütze sowie der Verzicht auf ein zweites Gebersystem bei der Funktion »sicher begrenzte Geschwindigkeit«.

Funktional betrachtet führt das schnellere Abschalten auf Anforderung und im Fehlerfall zu einem Plus an Sicherheit, da keine kontaktbehafteten Trennstellen erforderlich sind. Zudem verbessern sich damit die Diagnosemöglichkeiten, weil alle Statusinformationen der Sicherheitstechnik auch im Grundgerät, dem Servo-Umrichter, und somit auch der überlagerten SPS zur Verfügung stehen.

Perfekte Zusammenarbeit

Die Antriebstechnikspezialisten aus Niedersachsen arbeiten innerhalb der Verbände VDMA und ZVEI aktiv mit bei der Umsetzung und Interpretation der Richtlinie, erklärt dazu Dipl.-Ing. Martin Grosser, Produktmanager für Sicherheitstechnik bei Lenze: »Besonders an der Diskussion über die Einordnung von Getrieben in die Anwendungsbereiche Komponenten/Baugruppen oder unvollständige Maschinen, sind wir beteiligt und können so sicherstellen, dass wir immer auf dem neuesten Stand sind.«

Für das Logistik-Systemhaus in der Oberpfalz bringt die Zusammenarbeit mit Lenze bei der Entwicklung der innovativen Lösung deshalb einen entscheidenden Wettbewerbsvorteil, gerade vor dem Hintergrund der neuen Maschinenrichtlinie, zeigt sich Kienberger zufrieden: »Wir verfügen jetzt dank rechtzeitiger intensiver Vorbereitungen über einen kompletten Sicherheitsstandard, der erprobt ist und sich vor allem auch branchenübergreifend einsetzen lässt.«

Axel Köller, Lenze/bt

Fakten

- Der Servo Drive 9400 HighLine von Lenze bietet sereienmäßig die integrierten Funktionen Tabellenpositionierung, Positionier-Ablaufsteuerung elektronisches Getriebe und Gleichlauf mit Markensynchronisierung sowie Stellantrieb (Drehzahl, Drehmoment).

- Steckbare Module ermöglichen die Integration von maßgeschneiderten Sicherheitsfunktionen.

Erschienen in Ausgabe: 02/2010