Kompaktes Türantriebssystem schützt Bediener an Bearbeitungszentren

Sicherheit hoch drei

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Bearbeitungszentren (BAZ) sind heute im Maschinenbau allgegenwärtig: Mit ihnen lassen sich Werkstücke in einem Arbeitsgang in verschiedenen Verfahren bearbeiten.Die AXA Entwicklungs- und Maschinenbau GmbH aus dem Münsterland konstruiert und fertigt seit 50 Jahren BAZ für unterschiedliche Einsatzgebiete. Als Türantriebssystem für die Maschinen verbaut AXA den leistungsfähigen und sicheren KFM Safety von Siei Areg.

Bernhard Löwe, technischer Leiter, Siei Areg

Etwa 370 Mitarbeiter fertigen für AXA in Schöppingen moderne Fahrständer- und Portal-Bearbeitungszentren, die in vielen Branchen zum Einsatz kommen – im Maschinen- und Fahrzeugbau genauso wie in der Lebensmittel- oder Chemieindustrie. Das Familienunternehmen bietet darüber hinaus einen umfassenden Service, der nicht nur die Planung und Entwicklung der Anlagen umfasst, sondern auch die Montage und Inbetriebnahme der Maschinen vor Ort.
Erfolgreich durch große Fertigungstiefe
Die AXA-Bearbeitungszentren kommen nur in seltenen Fällen „von der Stange“: Oft treten die Anwender mit Sonderwünschen an das Unternehmen heran. Die Münsterländer sehen es sportlich: „Das sind genau die Herausforderungen, die uns bei der Forschung und Entwicklung antreiben“, sagt Jürgen Bake, Leiter der Elektroabteilung bei AXA. So hat man unter anderem schon Anlagen für die Bearbeitung von Profilen für Aufzugsschächte, von Mineral-Gussbecken oder leicht entflammbaren Werkstücken aus Magnesium realisiert. Die enorme Fertigungstiefe und die Fähigkeit, andere Technologien zu integrieren, haben die Schöppinger zu einem der erfolgreichsten mittelständischen Unternehmen ihrer Branche gemacht.
Bei der Entwicklung der Maschinen arbeitet AXA eng mit seinen Kunden zusammen, denn sie sollen optimal den Anforderungen der jeweiligen Anwendung entsprechen. Dazu braucht es nicht zuletzt leistungsfähige, sichere und flexibel einsetzbare Komponenten. Bei den automatischen Türen der Bearbeitungszentren entschied sich AXA deshalb für das Antriebssystem KFM Safety von Siei Areg, einem Spezialisten für integrierte Positionier- und Türantriebe. Der KFM Safety kann drei Türpositionen ansteuern (Auf/Zu/Zwischenposition), es gibt ihn standardmäßig in einer 4-poligen und einer 6-poligen Version (KFM Safety/510, KFM Safety/180) mit einer Nennleistung von 512 bzw. 188 W, einem Nenndrehmoment von 2,8 bzw. 1,8 Nm und einer Nenndrehzahl von 1750 bzw. 1000 min-1. Der KFM Safety wurde vom TÜV Nord nach EN 61508 zertifiziert und entspricht dem Sicherheitsintegritätslevel 2 (SIL 2). AXA setzt das Antriebssystem bei seinen Bearbeitungszentren mit der Option auf 2-Kanaligkeit und mit einer separaten 24 V-Versorgung ein.
Das platzsparende Design und das große Einsatzgebiet des KFM waren wichtige Argumente für AXA: „Motor und Umrichter sind als kompakte Einheit ausgeführt, das schafft Platz. Hinzukommt, dass der KFM auch größere Türen bewegen kann“, so Bake. Siei Areg nimmt mit dem KFM eine Vorreiterrolle ein: „Die kompakte Lösung mit Motor, Frequenzumrichter und Getriebe in einer einzigen Einheit ist bislang einzigartig. Andere Hersteller bieten den Frequenzumrichter separat an“, sagt Bernd Hammerbacher, Anwendungsberater bei Siei Areg.
Kompakter Türantrieb: sicher und vielseitig einsetzbar
Das dezentrale Antriebssystem KFM Safety ist in der Tat ein Komplettpaket – es fasst Asynchronmotor, Frequenzumrichter, Netzfilter, Kommunikation und digitale Schnittstellen sowie Encoder zu einer kompletten Antriebs- und Positioniereinheit zusammen. Die kompakte Bauart und die Wahl der 230-V-Netzversorgung ermöglichen dem Anwender eine schnelle und unkomplizierte Installation des Antriebes. Darüber hinaus lässt sich eine Vielzahl von verschiedenen Getriebegrößen montieren. Die Kombination aus Motor und Umrichter als kompaktes System reduziert den Platzbedarf im Schaltschrank, weil nur noch zwei Leitungen verdrahtet werden müssen. In vielen Fällen ist auch gar kein Schaltschrank mehr erforderlich. Eingesetzt werden kann der KFM Safety unter vielen verschiedenen Produktionsbedingungen: Das Antriebssystem ermöglicht den sicheren Betrieb der Maschine in ungeschützter Umgebung ebenso wie im gesicherten Bereich bei hoher Taktzahl.
Der KFM Safety wartet außerdem mit umfangreichen Sicherheitsfunktionen auf. Das System verfügt über Safe Torque off (STO), Safety Limited Speed (SLS) und Safety Limited Torque (SLT). Im Safe Torque off (STO) wird die IGBT-Endstufe des KFM Safety sicher gesperrt und gegen ein unbeabsichtigtes Wiedereinschalten gesichert. Aktiviert werden kann diese Funktion zum einen durch die zwei sicheren externen Eingangssignale/STO. Zum anderen schaltet sie sich ein, wenn die Überwachung Unstimmigkeiten in den anderen Sicherheits- und Schutzfunktionen erkennt.
Das Safety Limited Speed (SLS) ist die zweite wichtige Sicherheitsfunktion des Türantriebssystems. Mit ihrer Hilfe werden die Bediener der BAZ vor unliebsamen Begegnungen mit der Schutztür bewahrt – z. B. bei Wartungsarbeiten oder Werkzeugwechseln. Die SLS begrenzt die Verfahrgeschwindigkeit der Maschinenschutztür, sodass ihre kinetische Energie unter 10 J beträgt, was laut Norm EN 953 der maximal erlaubten kinetischen Energie einer automatisch bewegten Schutzeinrichtung entspricht. Da die Masse einer Maschinenschutztür bereits bei der Konstruktion der Anlage festgelegt wird, ist die Regulierung ihrer Verfahrgeschwindigkeit für den Türantrieb die einzige Möglichkeit, die maximale kinetische Energie der Tür zu begrenzen.
Dem Antriebssystem kommt also eine große Bedeutung für die Sicherheit der Schutztür zu. Es muss sorgfältig ausgewählt und konfiguriert werden. Konkret bedeutet das: Anhand der Masse der Tür wird der Wert für die maximale Verfahrgeschwindigkeit der Tür berechnet, am KFM Safety eingestellt und anschließend validiert. Für Fälle, in denen die kinetische Energie einen anderen Maximalwert als 10 J haben soll (z. B. laut C-Norm), lässt sich dieser Wert ebenfalls mit dem KFM Safety einstellen.
Die dritte Schutzfunktion des Türantriebssystems, das Safety Limited Torque (SLT), schützt die Bediener der Bearbeitungszentren wirksam vor Quetschungen im Türbereich. Dazu begrenzt der KFM die Kraft der Tür beim Schließen auf 150 N. Wird diese Kraft übertroffen oder ein Hindernis erkannt, aktiviert der Controller automatisch die Funktion STO und die Tür fährt eine (vorher eingestellte) Strecke zurück, damit der Bediener sich befreien kann. Danach stoppt die Türbewegung. Aufgrund des hohen Sicherheitsstandards des KFM Safety ist neben der Installation des Türantriebes an der Maschine nur noch ein weiterer Schalter mit Tür-zu-Signal anzubringen.
Das kompakte Design, die umfangreichen Sicherheitsfunktionen und die Vielzahl an Einbaumöglichkeiten – diese Argumente waren für AXA ausschlaggebend, den KFM Safety als Türantriebssystem für seine Bearbeitungszentren zu wählen. Nicht nur mit dem KFM selbst, auch mit dem Kundenservice ist Bake seither zufrieden: „Für die Klärung technischer Fragen ist immer ein Spezialist erreichbar.“  I
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