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01 Die „CombiLine Advanced“-Lasermarkieranlage in der Drehtisch-Ausführung von Rofin-Sinar sorgt für kurze Taktzeiten

Schneller Sicherheits-Lichtvorhang für Lasermarkiersystem

02 a und b Im Zuge des Re-Designs haben die Rofin-Konstrukteure die Risikobereiche und die Abstände zu den Quetsch- bzw.

03 Nachlaufzeitmessungen haben gezeigt, dass die SLC- 440-Baureihe sehr kurze Reaktionsgeschwindigkeiten erreicht

04 Aufgrund ihrer kompakten Bauweise lassen sich die Sicherheits- Lichtschranken gut in die Umgebungskonstruktion integrieren

Der Geschäftsbereich „Marking“ des Laserspezialisten Rofin-Sinar hat im Zuge des Re-Designs seiner Lasermarkieranlage „CombiLine Advanced“ auch das Sicherheitskonzept angepasst. So wird beispielsweise der Gefahrenbereich im Beladeraum der Maschine nun mittels Sicherheitsvorhängen von Schmersal überwacht. Aufgrund ihrer hohen Reaktionsgeschwindigkeit konnte der Sicherheitsabstand klein gehalten werden.

Die Rofin-Sinar-Gruppe positioniert sich weltweit als technologisch führend im Bereich Industrielaser. Dabei ist sie in drei Geschäftsfeldern tätig: Der Bereich „Macro“ bietet seinen Kunden Anlagen für die industrielle Materialbearbeitung, zum Beispiel von Kfz-Blechteilen mit Hochleistungslasern. Der Geschäftsbereich „Micro“ konzentriert sich auf die Laserbearbeitung von Klein- und Kleinstteilen bis in den μm-Bereich. Der Geschäftsbereich „Marking“ mit Hauptsitz in Bergkirchen gehört weltweit zu den Marktführern bei der Laserbeschriftung. Die präzise, berührungslose und dauerhafte Beschriftung fast aller Materialien mit dem Laser hat sich in weiten Bereichen der industriellen Fertigung durchgesetzt.

Markieren mit Laser – von der Motorsäge bis zum Mikrochip
Die Rofin-Laser-Marking-Gruppe fertigt eine große Anzahl von Lasersystemen. Das Spektrum reicht von kompakten diodengepumpten „Nd:YAG“- und „Nd:YVO 4 “-Lasern mit Wellenlängen von 1.064 nm, 532 nm und 355 nm bis hin zu CO 2 -Lasersystemen, die für präzise und schnelle Beschriftungsergebnisse auf verschiedenen anorganischen und organischen Materialien sorgen. Diese Laser werden von Anlagenbauern in Fertigungslinien integriert. Darüber hinaus werden in Bergkirchen auch komplette Laseranlagen gefertigt – Tendenz steigend. Der Anwender kann hier aus einem Portfolio von verschiedenen Baureihen wählen. Dieses reicht vom kompakten Tischgerät mit einem Stellplatzbedarf von 60 cm × 60 cm bis zur „CombiLine Advanced“-Serie, die für den 24-h- Betrieb und das Markieren von Werkstücken unterschiedlicher Größen und Gewichte ausgelegt ist. Diese Maschinen beschriften unter anderem Sägeblattschienen von Motorsägen, Bauteile von hochwertigen Präzisionsuhren, Kfz-Label, Photovoltaik-Module, Medizintechnik-Komponenten und Halbleiter-Mikrochips.

Aufgabe: Re-Design der Schutzeinrichtungen
Die „CombiLine Advanced“-Anlagen sind auch in der „RT“-Ausführung mit Drehtisch verfügbar (Bild 1). Diese Variante bietet den Vorteil, dass der Anwender jeweils schon das nächste Bauteil aufspannen kann, während ein anderes beschriftet wird. Der Drehtisch wird durch eine Schottwand in zwei Hälften geteilt, sodass die Laserbearbeitung gut gesichert (Laserschutzklasse 1) im Arbeitsraum der Anlage stattfindet. Ein Risiko, das dabei separat abgesichert werden muss, ist die Quetsch- und Schergefahr während der Bewegung des Drehtischs, der einen Durchmesser von wahlweise 800 mm oder 1.000 mm aufweist (Bild 2a und b). Als diese Baureihe einem Re-Design unterzogen wurde, prüften die Verantwortlichen auch die Optimierung der Schutzeinrichtungen. Josef Pfaffinger, Leiter Systems und Software Engineering: „Wir haben zunächst verschiedene Arten von Sicherheits-Schaltsystemen, wie Sicherheits- Schaltmatten und optoelektronische Schutzeinrichtungen, bewertet. Dabei stellte sich schnell heraus, dass die Sicherheits-Lichtvorhänge nach wie vor für den Drehtisch am besten geeignet sind.“ Diese Sicherheitseinrichtung stoppt die Bewegung des Drehtischs, wenn der Bediener in den Gefahrenbereich hineingreift.

Gesucht: Ein „schneller“ Sicherheits-Lichtvorhang
Nach dieser Grundsatzentscheidung wurde ein Sicherheits-Lichtvorhang mit einer klar definierten Eigenschaft gesucht. Stefan Albrecht, als Konstrukteur verantwortlich für die Sicherheitstechnik der Anlagen: „Der Abstand des Sicherheits- Lichtvorhangs zum Gefahrenbereich sollte aus Gründen der Ergonomie möglichst gering sein. Daraus ergibt sich die Anforderung, dass der Lichtvorhang sehr schnell anspricht und das komplette System mit geringer Nachlaufzeit arbeitet.“ Unter dieser Voraussetzung wurden verschiedene Sicherheits- Lichtvorhänge geprüft. Als am besten geeignet erwies sich dabei die Baureihe SLC 440 (Bild 3) von Schmersal. Elektrokonstrukteur Johannes Jorias: „Die Integration kann ohne zusätzliches Auswertegerät sehr einfach umgesetzt werden. Die Sicherheitsausgänge verfügen über ein hinreichendes Schaltvermögen“. Das gemeinsam erarbeitete Sicherheitskonzept wurde auch im Hinblick auf die Verkürzung der Schaltzeiten optimiert. S. Albrecht: „Der gewünschte und berechnete Sicherheitsabstand von Lichtvorhang und Gefahrenstelle konnte so realisiert werden.“

Nachlaufzeitmessung als „Proof of Concept“
Messungen von Schmersal haben gezeigt, dass der errechnete Wert in der Praxis zuverlässig unterschritten wird – auch dann, wenn die Anlage schwere Bauteile beschriftet. Derartige Nachlaufzeitmessungen gehören zum Dienstleistungsangebot des Schmersal-Geschäftsbereichs „Safety Services“, und bei Rofin-Sinar zeigt man sich damit sehr zufrieden. „Beratung und Service von Schmersal waren wirklich gut“, lautet die Aussage von Unternehmensseite.

Lieferung als vorkonfiguriertes System
Die SLC 440 sind kaum sichtbar hinter einer Blende des Beladeraums angebracht (Bild 4). Mit Abmessungen von 28 mm × 33 mm sind sie sehr kompakt und sie lassen sich leicht an Standardhalterungen installieren, weil die integrierte Sieben-Segment-Anzeige den Monteur bei der Justage unterstützt. Darüber hinaus lässt sich die Baureihe direkt am Gerät ohne zusätzliche Hilfsmittel wie PC parametrieren. Für das Personal von Rofin-Sinar erübrigt sich auch diese Aufgabe, denn das Kompetenzzentrum Optoelektronik von Schmersal in Mühldorf/Inn stellt die Sicherheits-Lichtvorhänge, die über Steckverbinder in den Sicherheitskreis integriert werden, einbaufertig und vorkonfiguriert in der für Rofin-Sinar vorgesehenen Parametrierung bereit.

Individuelle Nachlaufzeitmessung
Das neue Sicherheitskonzept bewährt sich bei den Maschinen, die im neuen Design gefertigt werden. Die reaktionsschnelle und kompakte Optoelektronik verbessert zudem die Ergonomie der „CombiLine Advanced RT“-Anlagen, weil das Sichtfeld des Beladeraums größer gestaltet werden konnte. Auch aus diesem Grund kommen die Verbesserungen, die mit dem Re-Design erzielt wurden, bei den Kunden gut an, zumal Rofin-Sinar die Sicherheit schwarz auf weiß dokumentiert. „Wir nehmen bei jeder einzelnen Anlage eine Nachlaufzeitmessung vor. Damit dokumentieren wir, dass der Anwender auf jeden Fall auf der sicheren Seite ist und dass alle normativen Anforderungen erfüllt werden“, sagt J. Pfaffinger. (ih)

Auch mit integrierter AS-i-Safety- Schnittstelle
Auf der SPS IPC Drives stellt die Schmersal-Gruppe eine neue Version der Sicherheits-Lichtvorhänge und -Lichtgitter SLC/ SLG 440 vor, die mit einer integrierten Schnittstelle für „AS-Interface Safety at Work“ (AS-i Safety) ausgestattet ist. Sie bietet alle Funktionen der Basisversion, wie die feste Strahlausblendung mit und ohne beweglichen Randbereich, eine bewegliche Ausblendung von einem oder zwei Strahlen sowie verschiedene Muting-Varianten. Die direkte Einbindung in AS-i-Safety-Netzwerke erlaubt zum Beispiel die einfache Integration in komplette Kommunikationsnetzwerke, die in den Architekturen „Safety separated“ und „Safety integrated“ aufgebaut sein können. Darüber hinaus ermöglichen die optoelektronischen Schutzeinrichtungen der Baureihen SLC/ SLG 440-AS eine schnellere, einfachere Installation über die gelbe AS-Flachband-Leitung und einen wesentlich dichteren Informationsfluss zum Beispiel bei der Abfrage diagnoserelevanter Informationen.

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Autor:
Gerald Scheffels ist freier Fachjournalist in Wuppertal. gs@pb-scheffels.de