Einsatz von Stillstandswächtern bei Röders TEC

Übersicht

Hauptspindel einer Hochgeschwindigkeits-Fräsmaschine  

Die Hauptspindel der Fräsmaschine erlaubt Drehzahlen bis 90.000 Umdrehungen/Minute

  • Die in Soltau ansässige Röders TEC GmbH stellt Hochgeschwindigkeits-Fräsmaschinen her.
  • Damit sich das Bedienpersonal nicht verletzt, muss das Öffnen der erforderlichen Schutzeinrichtung bis zum Stillstand der gefahrbringenden Bewegung verhindert werden.
  • Sensorlose Sicherheitsschaltgeräte PSR-MM25 überwachen die ein- und dreiphasigen Wechselstrommotoren.
  • Da keine zusätzliche Bewegungssensorik benötigt wird, reduzieren sich der Inbetriebnahmeaufwand und die Kosten.

Kundenprofil

Unternehmensgebäude in Soltau-Harber  

Am Standort in Soltau-Harber sind Maschinenbau, Montage, Einkauf und Konstruktion angesiedelt

Die Röders TEC GmbH beschäftigt weltweit mehr als 500 Mitarbeiter. Vor über 30 Jahren startete das Unternehmen mit der Entwicklung der damals unbekannten HSC-Technologie (High Speed Cutting).  Heute kommen etwa 2500 HSC-Fräsmaschinen in rund 50 Ländern zum Einsatz, um komplexe Geometrien mit besonderen Oberflächen z. B. für die Medizintechnik zu fertigen.

Anwendung

Montagehalle in Soltau-Harber  

In der hochgenau klimatisierten Halle werden die Maschinen montiert

Die Hauptspindel der Hochgeschwindigkeits-Fräsmaschinen von Röders TEC bewegt sich mit bis zu 90.000 Umdrehungen/Minute. Zum Schutz des Bedienpersonals vor den sich daraus ergebenden Gefahren wird der Arbeitsraum durch eine beweglich trennende Schutzeinrichtung abgesichert. Die für die Sicherheit von Werkzeugmaschinen und Bearbeitungszentren anwendbare Produktnorm EN 12417 fordert zudem, dass das Öffnen der Schutzeinrichtung bis zum Stillstand der gefahrbringenden Bewegung zu unterbinden ist. Dazu muss der Maschinenbetreiber eine Schutzeinrichtung mit Zuhaltung nutzen, wobei eine Zeitsteuerung oder eine Stillstandsüberwachung für ein verzögertes Entriegeln sorgen soll. Im Vergleich zur Zeitsteuerung bietet die Stillstandsüberwachung den Vorteil, dass tatsächlich die gefahrbringende Bewegung kontrolliert wird. Denn erst nach dem Abschalten und Austrudeln des Antriebs wird ein sicheres Stillstands- oder Freigabesignal erzeugt. Bei einer Zeitsteuerung lässt sich die Schutztür nach einer vorab definierten Zeitspanne öffnen, die Spindel könnte sich theoretisch also noch bewegen.

Lösung

Stillstandswächter PSR-MM25  

Das Messprinzip des PSR-MM25 eignet sich für den Anschluss an geregelte und ungeregelte Elektromotoren

Mit dem Sicherheitsschaltgerät PSR-MM25 steht ein sensorloser Stillstandswächter zur Verfügung, der ein- und dreiphasige Wechselstrommotoren sowie Gleichstrommotoren überwacht. Die Messeingänge des 12,5 mm schmalen Moduls werden direkt über die Motoranschlussleitungen angebunden. Ansonsten übliche Sensoren wie Encoder oder Näherungsschalter, die zusätzlich an der Bewegung angebracht werden müssen, entfallen somit. „Im Gegensatz zur Auswertung externer Sensoren lässt sich die sensorlose Überwachung einfach in unser Maschinenkonzept integrieren“, bestätigt Olaf Hartmann, bei Röders Tec für die Elektrokonstruktion der HSC-Maschinen verantwortlich. „Darüber hinaus erweist sich die Lösung als sehr robust gegenüber äußeren Einflüssen.“

Statt der Verarbeitung der Signale der Bewegungssensoren analysiert das PSR-MM25 die in den Motorwicklungen generierte Remanenzspannung. Befindet sich die durch Restmagnetisierung induzierte Spannung unterhalb einer variablen Schwelle, signalisiert das Modul den Motorstillstand, indem es den sicheren Relaisausgang aktiviert. Da die Spannungsschwelle im Bereich von 50 bis 500 mV eingestellt werden kann, lässt sich der Stillstandswächter an unterschiedliche Motorvarianten anpassen. Über eine extra konfigurierbare Verzögerung schalten sich die Ausgänge des PSR-MM25 erst nach dem Unterschreiten der Spannungsschwelle und dem anschließenden Ablauf der Verzögerungszeit ein. „Je nach Produktionsaufgabe der HSC-Maschine gibt es ein großes Spektrum an Hauptspindeln. Weil die Überwachungsfunktion des Stillstandswächters unabhängig vom verwendeten Spindeltyp funktioniert, ist das PSR-MM25 für uns universell einsetzbar“, erläutert Hartmann.

Zur weiteren Verarbeitung innerhalb der HSC-Maschine wird das sichere Stillstandssignal des PSR-MM25 mit dem Freigabesignal eines Schlüsselschalters verknüpft. Das daraus resultierende Signal steuert dann den Zuhaltemagnet einer Verriegelungseinrichtung an, sodass der Bediener die Schutztür öffnen kann. Um einen unerwarteten Anlauf bei geöffneter Schutzeinrichtung zu verhindern, werden die Motorschütze der Spindel mit dem Entriegeln der Schutztür abgeschaltet.

Fazit

„Da auf die typischerweise für die Bewegungsüberwachung notwendigen Sensoren verzichtet werden kann, sparen wir Materialkosten und Zeit bei der Konstruktion und Inbetriebnahme ein“, schließt Hartmann ab. „Ein anderer Vorteil der Lösung liegt in der einfachen Betrachtungsweise der Sicherheitsfunktion, weil keine Sensoren in die Berechnung einbezogen werden müssen.“ Neben der problemlosen Integration in das Antriebskonzept überzeugt der PSR-MM25 durch seine geringe Baubreite. Zur Umsetzung von Schaltaufgaben setzt Röders TEC außerdem Relais der Rifline-Produktfamilie in den Fräsmaschinen ein, wie in einer weiteren Referenz nachzulesen ist.

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