Bei geöffneter Tür steht die Maschine still. Das ist zwar für den Bediener sicher, schmälert aber die Produktivität. Der Türantrieb verringert diese Nebenzeiten.

Bei geöffneter Tür steht die Maschine still. Das ist zwar für den Bediener sicher, schmälert aber die Produktivität. Der Türantrieb verringert diese Nebenzeiten.Kadmy – Fotolia.com

Heute ist die vollständige Kapselung von Werkzeugmaschinen wie Fräs-, Dreh- oder Schleifmaschinen Standard. Sie dient der Prozess­optimierung sowie der Sicherheit des Bedienpersonals. Ähnliches gilt auch für andere Maschinen, bei denen ein Absichern durch Lichtschranken, Schutzgitter-, zäune oder vergleichbare Vorrichtungen nicht ausreicht. Teil jeder Einhausung ist stets eine Maschinenschutztür. Jede Inbetriebnahme, Einrichtung und Messung, jeder Werkzeug- oder Werkstückwechsel und jede Wartung erfordert ein Öffnen dieser Tür. Personen, die zu diesen Zwecken bei offener Schutztür in die Maschine greifen oder darin arbeiten, müssen vor Verletzungen durch die Maschine bewahrt werden. Hierzu muss der Hersteller entsprechende Maßnahmen ergreifen, beispielsweise die Drehzahl und Geschwindigkeit begrenzen, Schutz- und Trennbleche anbringen sowie seine Kunden beziehungsweise die Maschinen­bediener über die Gefahren aufklären. Doch das Personal ist in der Regel sehr kreativ: Die Mitarbeiter entfernen Teile, um schneller an die Maschine heranzukommen, oder überbrücken den Türkontakt, damit die Tür offen bleibt. Daher muss eine Manipulation erschwert und gefährliche Anlagen wie Stanzen müssen mit redundanten Sicherheitseinrichtungen versehen werden, die unabhängig voneinander arbeiten. Doch nicht nur von der Maschine selbst, auch von automatisch betätigten Maschinenschutztüren gehen Gefahren aus. Wenn eine Person zwischen Tür und Maschine eingeklemmt wird, kann dies im glimpflichsten Fall zu Quetschungen und Prellungen, im schlimmsten Fall zu Knochenbrüchen oder zum Tod führen. Der Einsatz eines entsprechenden Türantriebssystems kann diese Gefahren jedoch ausschließen. Dabei muss die gesamte oder teilweise Übernahme der Schutzfunktion durch den Tür­antrieb mit dem Hersteller der Maschine genau geklärt und speziell auf die jeweilige Anlage abgestimmt sein.

Die Maschinenrichtlinie 2006/42/EG

Die europäische Maschinenrichtlinie 2006/42/EG und weitere untergeordnete Normen verdeutlichen die Wichtigkeit des Themas Sicherheit und das Risikobewusstsein bei Anwendern. Die Richtlinie hält sich bei Normvorgaben und -verweisen an die internationale Struktur der Normenreihe. Dennoch oder gerade deswegen stellen die komplizierte Struktur und Vernetzung der Normen untereinander viele Maschinenhersteller vor große Probleme. Darum ist es hilfreich, wenn sich die Kunden auf Komponentenlieferanten verlassen können, die mit einfach zu implementierenden Lösungen das Umsetzen der Richtlinie erleichtern.

Der Antrieb eignet sich für Einzel- und Doppeltüren.

Der Antrieb eignet sich für Einzel- und Doppeltüren.Siei-Areg

Maschinenschutztüren sicher öffnen und schließen

Die Grundsätze der Richtlinie und die erläuterte Bewertung nach EN ISO 13849-1 gelten auch für sogenannte unvollständige Maschinen, beispielsweise für Antriebe von Maschinenschutztüren. Aus diesem Grund entwickelte der Antriebshersteller Siei-Areg einen Türantrieb, der sämtliche Forderungen der Maschinenrichtlinie erfüllt. Das Komplettpaket für Maschinenschutztüren besteht aus dem integrierten Antriebssystem KFM Safety, einem Getriebe sowie einem Zubehörsatz. Das System vereint Asynchronmotor, Frequenzumrichter und Netzfilter sowie Drehzahl- und Positioniergeber, ­Sicherheitsrelais, Bremse, Getriebe, Feldbus und eine spezielle Software in einem kompakten Gehäuse. Damit ist die Einheit kleiner als ein durchschnittlicher Schuhkarton. Das spart Platz an der Maschine und im Schaltschrank, verringert den Verkabelungsaufwand und erleichtert die Integration in bestehende Applikationen. Der Zubehörsatz zum Nachrüsten bestehender Maschinentüren umfasst Zahnriemen, Umlenk-Zahnriemenscheibe und sämtliche erforderlichen Kleinteile sowie eine Firmware, die alle notwendigen Sicherheitsfunktionen enthält. Zudem lassen sich mit nur einem Antriebssystem sowohl Einzel- als auch Doppeltüren bewegen.

Software und Steuerung machen‘s sicher

In puncto Sicherheit spielt die Antriebssoftware die Hauptrolle. Über einen Sensor auf der Motorwelle erhält sie die Bewegungsinformationen und erkennt daran, ob die Tür festgehalten beziehungsweise blockiert wird. Zum Öffnen kann die Software das volle Drehmoment des Antriebs freigeben, um eine kurze Öffnungszeit zu erreichen. Dagegen begrenzt es beim Schließen den Antrieb zur Sicherheit auf 150 N. Damit die Bewegungsenergie des Türblattes dabei nicht zu groß wird, errechnet die Software aus der zuvor einprogrammierten Masse der Tür die maximale Geschwindigkeit. Neben der Steuerung von Blockade-Reaktionen überwacht die Software das Drehfeld und die Spannung für den Motor und regelt die I/O-Logik sowie den Datenaustausch. Das Programm ist für einen sicheren Türbetrieb unerlässlich.

Neben der Software tragen eine modifizierte Schaltung sowie eine umfassende, nach den Regeln der Richtlinie 2006/42/EG erstellte Dokumentation dazu bei, die Vorgaben der Vorschrift einzuhalten. Der Kunde baut den Antrieb ein, schließt und steuert ihn an und braucht sich danach nicht mehr darum zu kümmern. Dabei erfolgt die Inbetriebnahme mithilfe einer PC-Software oder über ein Bedien-Terminal und ein Programm zum selbständigen Verbessern der Türsteuerung. Dieses ermöglicht dem Antrieb, die Türbreite automatisch zu erkennen und seine Kräfte eigenständig anzupassen. Dadurch lässt sich die Tür nicht so leicht manipulieren wie ein Kontakt.

 Das System vereint Asynchronmotor, Frequenzumrichter und Netzfilter sowie Drehzahl- und Positioniergeber, Sicherheitsrelais, Bremse, Getriebe, Feldbus und Software in einem Gehäuse.

Das System vereint Asynchronmotor, Frequenzumrichter und Netzfilter sowie Drehzahl- und Positioniergeber, Sicherheitsrelais, Bremse, Getriebe, Feldbus und Software in einem Gehäuse.Siei-Areg

Verringerte Nebenzeiten

In der Produktion ist es wichtig, unproduktive Nebenzeiten soweit wie möglich auszuschließen – oder zumindest zu verringern. Deshalb muss sich auch eine Sicherheitsmaßnahme wie die Maschinenschutztür möglichst schnell öffnen und schließen. Denn bei geöffneter Tür steht die Fertigung still. Mit KFM Safety lässt sich die Türgeschwindigkeit auf die jeweilige Bewegungsrichtung abstimmen: Beim Öffnen bewegt sich die Tür sehr schnell – abhängig von Türmasse, Reibung, Dichtungen und Ausführung kann sie Geschwindigkeiten von mehr als 1 m/s erreichen. Beim Schließen dagegen ist eine geringere Türenergie und -geschwindigkeit erforderlich. Die dabei maximal wirkende Kraft beträgt 150 N. Um die Nebenzeiten trotz hoher Sicherheit gering zu halten, kann der Türantrieb der Maschinensteuerung über Feldbus die aktuelle Türposition mitteilen. So können nicht sicherheitsrelevante Maschinenkomponenten bereits starten, während die Tür noch in Bewegung ist.

Gelernt ist gelernt

Bei der Konzeption des Komplettpakets konnten die Ingenieure des Herstellers auf langjährige Erfahrungen in der Entwicklung von Antrieben für Personenaufzüge zurückgreifen. Auch dabei steht der Schutz der Menschen im Vordergrund. Diese Expertise floss sowohl in die Hard- als auch die Software für den Maschinenschutztür-Antrieb ein. So ist dieser in der Lage, die Energie der Türbewegung und die maximale Kraft zu begrenzen und erkennt auch Hindernisse auf dem Weg. Diese merkt er sich, fährt beim nächsten Schließvorgang bis an das Hindernis heran und prüft automatisch, ob es noch vorhanden ist. Damit erreicht der Antrieb die Sicherheitsfunktionen STO, SLS und SLT nach DIN EN 61800-5-2 und einen Sicherheitslevel bis zur Kategorie 3 PLd.