Prüfanlage sicher automatisieren: So geht es ohne störenden Schutzzaun

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Die Anlagen von Brainware Solutions überprüfen definierte Qualitätsmerkmale und Funktionen von Türverkleidungen bei einem Automobilzulieferer. Null Fehler und Zeit sind die entscheidenden Faktoren. Einen wesentlichen Beitrag dazu leistet das nicht behindernde Bedien- und Sicherheitskonzept von Pilz.

Für das wechselseitige Be- und Entladen der Türverkleidungen ist menschliche Interaktion erforderlich: Ist eine der zwei elektronisch angetriebenen Zuführeinheiten komplett ausgefahren, entnimmt der Bediener das I.O.-geprüfte Türverkleidungselement und stapelt es. Mit der anderen Hand platziert er das ungeprüfte Element in der Aufnahmevorrichtung, scannt die Kabelstränge und verbindet sie mit den elektrischen Kontaktierungen der Prüfanlage. Erst wenn er danach den Bereich komplett verlassen hat, fährt die 1,5 Meter pro Sekunde schnelle Zuführeinheit automatisch in die Anlage ein. Die Prüfroutine startet, elf Sekunden später fährt der zweite Materialeinschub heraus. Aufgabenschritte, die sich stetig wiederholen. Für einen Prüfdurchlauf benötigt die Black Box lediglich 23 Sekunden.

Kaum merklicher Schutz für Prüfanlage

Bei dieser Prüfanlage weiß der Bediener, dass sich die automatisierten Einschübe nicht in Bewegung setzen werden, während er diese entlädt oder bestückt beziehungsweise die Anlage im Prüfmodus ist. Ein Monitor zeigt den Prozessfortschritt an und signalisiert, wann er die Schutzzone verlassen muss oder diesen Bereich von außen nicht mehr betreten darf. Handelt er zuwider, warnt ihn ein akustisches Signal. Ignoriert er die Warnung, fährt die Anlage unmittelbar in den sicheren Halt.

Mit Blick auf die Sicherheit bleibt dem Auge das Wesentliche jedoch zunächst verborgen: Die kompakte, circa zwei mal vier Meter am Boden und zwei Meter in der Höhe messende Anlage steht frei im Raum, Schutzzäune und Einhausungen jeglicher Art fehlen. Einzige sichtbare Zeichen einer Raumüberwachung sind zwei Spiegelsäulen, die im Abstand von zwei Metern in Verlängerung der Beladefront ein Rechteck ausbilden. Doch bieten Lichtvorhänge allein noch keinen Hintertretschutz.

Bedienkonzept mit Sicherheitslösung

„Null ppm (parts per million) ist heute nicht nur in der Automobilindustrie die geflügelte Metapher für null Fehler Toleranz.“, betont Udo Jebok, Projektleiter bei Brainware Solutions. Will sagen, dass den Prüfanlagen des Unternehmens nicht nur beim Quality-Check von Türverkleidungen kein Fehler durchgehen darf. Türverkleidungen haben unterschiedliche Farben, Bezugsstoffe und sind mit diversen Schaltern, Beleuchtungseinheiten, Lautsprechern, Kabelsätzen etc. ausgestattet. Unter anderem mit 16 zum Teil hochauflösenden Kameras überprüfen Anlagen von Brainware Solutions rund 50 Merkmale auf Vorhandensein, Vollständigkeit, korrekte Ausführung und mehr in einem Prüfdurchlauf. In vergleichbaren Projekten wurden bereits über 100 Prüfmerkmale realisiert.

Eine schnelle und wirtschaftlich arbeitende Prüfanlage braucht ein intelligentes und komfortables Bedienkonzept. In jedem Fall ohne störende Schutzzäune oder andere tendenziell hinderliche und trennende Schutzeinrichtungen. Die Anforderungen waren von Brainware Solutions klar formuliert: Bediener sollen ungehinderten Zugang zu beiden Einschüben haben, diese gefahrlos be- und entladen können und bei deren planmäßigem Aus- und Einfahren nicht in erreichbarer Nähe sein. „Wir dachten zunächst an eine klassische Raumüberwachung. Da wir bereits seit mehr als zehn Jahren auf Produkte und Lösungen von Pilz setzen und Pilz zudem ein verlässlicher Systempartner ist, lag es nahe, gemeinsam eine Lösung zu entwickeln.“, sagt Udo Jebok.

Sicherheits-Laserscanner schützt Abläufe

Die realisierte Lösung besteht aus einem Sicherheits-Lichtgitterpaar, dessen Sender und Empfänger an jeweils einer der frontseitigen Ecken der Prüfanlage installiert sind und mit den zwei vorgelagerten Spiegelsäulen ein Rechteck ausbilden. Dieser Raum ist als Sicherheitszone mit Hintertretschutz definiert. Ergänzend ist mittig unterhalb der Einschübe ein Sicherheits-Laserscanner PSENscan von Pilz montiert. Der bietet eine zweidimensionale Flächenüberwachung mit einem Öffnungswinkel von 275 Grad und einer Schutzfeldreichweite bis zu 5,5 Metern. PSENscan bedient die stationäre und mobile Bereichsabsicherung sowie auch die Zugangsüberwachung und lässt sich je nach Anforderung in Reihe schalten.

Beim Prüfautomaten tastet der Sicherheits-Laserscanner die definierte Sicherheitszone permanent ab. Im Zusammenspiel mit der im Schaltschrank installierten sicheren Kleinsteuerung PNOZmulti 2 erkennt diese Sicherheits-Lösung dabei nicht nur das Bedienpersonal, sondern auch dessen Bewegungsrichtung. Meldet nach dem Verlassen des so genannten Hintertretbereichs das Sicherheits-Lichtgitter das Durchschreiten einer Person, weiß PNOZmulti 2, dass sich niemand nicht mehr im Schutzfeld – heißt: in der sicheren Zone – aufhält. Doch erst wenn der Bediener nicht nur das Schutzfeld, sondern auch die beiden vorgelagerten Warnfelder – heißt: die Warnzonen – komplett verlassen hat, wird ein automatischer Quittiervorgang erzeugt: Der eben bestückte Einschub fährt ein, der Bediener befindet sich definitiv in sicherer Entfernung.

Ist der Prüfprozess im Gange und der jeweils zu prüfende Einschub geschlossen, bleibt das Schutzfeld deaktiviert. Bediener können sich ungefährdet vor der Maschine aufhalten und dort die zu prüfenden Türmodule wechseln. Steht das Ausfahren einer der beiden Zuführeinheiten bevor, kündigt ein Monitor die Aktivierung des Schutzfelds an, das dann zügig verlassen werden muss, soll kein Halt der Anlage ausgelöst werden. Die beiden vorgelagerten Warnfelder dienen auch dazu, den Zutritt von außen in den aktivierten Sicherheitsbereich zu verhindern. Prinzipiell wird ein Ausfahren verhindert, solange sich ein Bediener in der Sicherheitszone aufhält.

Durchlauf in der Prüfanlage um ein Drittel schneller

Mit einer zeitlichen Reduzierung des Prüfdurchgangs um ein Drittel konnte Brainware Solutions die Produktivität beträchtlich steigern. Udo Jebok räumt ein, dass er zu Anfang etwas skeptisch war, ob das vorgeschlagene Bedien- und Sicherheitskonzept funktionieren könne. „Mit dieser genial einfachen und absolut überzeugenden Lösung hat uns Pilz einen Riesenschritt nach vorne gebracht.“, fasst Udo Jebok zusammen. Im Übrigen eine Lösung, die nicht nur Brainware Solutions, sondern auch den Automobilzulieferer begeistert.

Der Autor Tobias Leska ist Vertriebsingenieur bei der Pilz GmbH & Co. KG.

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