Ponad 100 lat poświęconych postępowi technicznemu - tak najprościej można opisać naszą działalność w zakresie technologii robotycznej i automatyki Yaskawa.
Pełne bezpieczeństwo obsługi maszyn dzięki inteligentnym serwonapędom
Maszyny przemysłowe niemal zawsze stwarzają zagrożenie dla operatorów i serwisantów. Są jednak sytuacje, w których kwestie bezpieczeństwa nabierają szczególnego znaczenia. Należą do nich m.in. uruchomienie, nastawa, usuwanie awarii, a także momenty, gdy w strefie roboczej urządzenia znajdzie się człowiek. W takich przypadkach warto zastosować serwonapędy z certyfikowanymi wzmacniaczami, które dzięki zintegrowanym funkcjom bezpieczeństwa zapewniają maksymalną ochronę pracowników, zastępując w tej funkcji systemy sterowania.
Z rozwiązania takiego od lat z sukcesem korzysta m.in. firma ESAB GmbH z siedzibą w niemieckim Solingen. Przedsiębiorstwo dysponuje ponad 30 zakładami produkcyjnymi na całym świecie, a jego działalność koncentruje się na projektowaniu i budowie wycinarek, osprzętu spawalniczego i wyposażenia dodatkowego do spawania. Bogaty asortyment produktów umożliwia realizację niemal każdego procesu cięcia i spawania, a grono klientów firmy obejmuje szerokie spektrum przedsiębiorstw z branży przetwórstwa metali.
Główny zakład produkcji wycinarek firmy ESAB znajduje się w Karben nieopodal Frankfurtu nad Menem. W fabryce wytwarzane są maszyny z ruchomym portalem do cięcia laserem, palnikiem acetylenowo-tlenowym oraz plazmą. Także i tu wybór jest szeroki: w zależności od modelu umożliwiają one obróbkę najróżniejszych rodzajów blach, w tym zwłaszcza ze stali konstrukcyjnej, szlachetnej i aluminium. Każda wycinarka dostosowywana jest stricte do potrzeb danej aplikacji: z reguły firma ESAB określa całość parametrów procesowych na podstawie prób cięcia przeprowadzanych na materiale klienta. Dotyczy to zarówno doboru odpowiedniej metody cięcia, jak i prędkości posuwu, rodzaju dyszy czy gazów procesowych.
- Branża
- Obróbka metali
- Klient
- ESAB GMBH
Cel: odpowiedni poziom bezpieczeństwa
Przedsiębiorstwo od początku przykładało dużą wagę do kwestii bezpieczeństwa osób i mienia i dziś uchodzi za pioniera w zakresie „zintegrowanych technologii bezpieczeństwa maszyn”. Miano to zawdzięcza również stosowanym serwonapędom: od ponad 10 lat zakład w Karben z sukcesem współpracuje w tej materii z firmą YASKAWA i także w przyszłości zamierza korzystać z jej rozwiązań. Producenta przekonuje nie tylko niezawodność i żywotność napędów japońskiej marki. Najnowsza generacja wyposażona jest także w zintegrowane funkcje bezpieczeństwa, dzięki czemu zapewnia najwyższy poziom ochrony przy zachowaniu intuicyjnej obsługi. A to zdaniem ESAB kwestia kluczowa: nowe wymagania względem bezpieczeństwa użytkowania maszyn wprowadzone dyrektywą maszynową nie powinny bowiem utrudniać użytkownikom obsługi urządzeń. Podobnie rozumuje także YASKAWA: jej napędy z nowej serii Sigma-5 oferują pełny zestaw funkcjonalności wymaganych normami i otrzymały certyfikat TÜV Süd, a jednocześnie same realizują funkcje bezpieczeństwa – bez ingerencji w system sterowania maszyny.
W praktyce bezpieczeństwo to można zmierzyć. Zgodnie z normą PN-EN ISO 13489-1:2008 „Bezpieczeństwo maszyn – Elementy systemów sterowania związane z bezpieczeństwem” komponenty sterowania wykorzystywane przy konstruowaniu maszyn z funkcjami bezpieczeństwa można sklasyfikować według dwóch skal: PL a–e (Poziom Zapewnienia Bezpieczeństwa) lub SIL 1–4 (Poziom Nienaruszalności Bezpieczeństwa). Funkcje bezpieczeństwa napędów o zmiennej prędkości obrotowej zostały z kolei zdefiniowane w normie IEC 61800-5-2.
Rozwiązanie: serwonapędy ze zintegrowanymi funkcjami bezpieczeństwa
Produkowane przez ESAB wycinarki wyposażone są w dwie rozszerzone funkcje bezpieczeństwa: SLS (bezpiecznie ograniczona prędkość) oraz SS1 (bezpieczne zatrzymanie). Dodatkowo dysponują one funkcją STO (bezpieczne wyłączenie napędu) dostępną w standardzie we wszystkich serwowzmacniaczach z serii Sigma-5 firmy YASKAWA. Napędy z tej serii można także łatwo wyposażyć w funkcje SS1 i SLS, korzystając z karty rozszerzeń. To samo dotyczy funkcji SS2 (bezpieczne zatrzymanie z kontrolą położenia), niezbędnej np. w przypadku pras czy wykrawarek, gdzie w momencie awarii o bezpieczeństwie decyduje nie tylko możliwość bezpiecznego zatrzymania narzędzia, ale także jego utrzymanie w niezmiennej pozycji do momentu ponownego uruchomienia urządzenia.
Jakie korzyści przynoszą zintegrowane technologie bezpieczeństwa w wycinarkach? Zobrazujmy to na konkretnym przykładzie: jeśli w trakcie nastawy lub prac serwisowych drzwi maszyny zostaną otwarte, kontroler ruchu zintegrowany z serwowzmacniaczem ograniczy prędkość posuwu do wartości bezpiecznej dla operatora. Dalej zadanie przejmuje moduł bezpieczeństwa Sigma-5, który kontroluje utrzymanie zadanej prędkości obrotowej (SLS – bezpiecznie ograniczona prędkość). W przypadku jej przekroczenia napęd jest automatycznie rozłączany, np. z wykorzystaniem funkcji STO. Podobna procedura ma miejsce w przypadku, gdy maszyna otrzymuje sygnał z kurtyny świetlnej lub wyłącznika awaryjnego. Funkcja SS1 sprawuje nadzór nad bezpiecznym opuszczeniem narzędzia w dół. Zaś funkcja STO odcina zasilanie napędów, dzięki czemu nie ma ryzyka, że pracujący przy maszynie personel przypadkowo ją uruchomi. Wszystkie funkcje bezpieczeństwa realizowane są bezpośrednio przez serworegulator Sigma-5 – bez udziału systemu sterowania maszyny.
W zależności od modelu wycinarki firmy ESAB wyposażone są z reguły w trzy lub więcej serwonapędów: dwa do sterowania ruchem portalu w osi X i jeden do obsługi narzędzia w osi Y. W przypadku małych maszyn do wykonywania tych zadań wystarczy moc ok. 400 W, ale w celu przezwyciężenia większych momentów bezwładności każdy z napędów dysponuje dwukrotnie większą mocą maksymalną (800 W). W skład serii Sigma-5 wchodzą jednak także urządzenia o większych zakresach mocy (do 15 kW), dzięki czemu można je z powodzeniem stosować także w większych wycinarkach. Każde wyposażone jest w zestaw standardowych magistrali komunikacyjnych umożliwiających prostą integrację z nadrzędnym systemem sterowania, a tym samym i z nowoczesnymi systemami automatyki – i to bez konieczności ponoszenia dodatkowych nakładów na okablowanie. A to zapewnia sektorowi budowy maszyn niemal nieograniczone możliwości rozwoju i tworzenia nowych, bardziej elastycznych koncepcji urządzeń.
