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Assemblagemachines
Een mooi veiligheidsconcept
version française
Deze machinebouwer in het zuiden van Duitsland voorziet alle machines van
veiligheidsbestanddelen, waarbij hij een groot aantal relais en
veiligheidselementen vervangt. De nauwe samenwerking tussen klant en leverancier
heeft geresulteerd in de ontwikkeling van een mooi veiligheidsconcept dat alle
veiligheidsbestanddelen samenvoegt en over de hele lijn de hoogste
veiligheidscategorie 4 bereikt.
De firma Friedrich Maschinen- und Werkzeugbau, die werd opgericht in 1948,
produceert klinkmachines van straalpunten en elektrische werkbankpersen. Als
leider op de markt van klinkmachines die op elkaar zijn afgestemd, telt de firma
meer dan 50 werknemers en heeft ze in 2004 een omzet gerealiseerd van 6 miljoen
euro, met een exportpercentage van 15%. De belangrijkste klanten zijn
onderaannemers van de auto-industrie. De teller-opmeter, die in de klinkmachines
is ingebouwd, verzekert een uitstekende bewerkingskwaliteit.
Daken van namaak-cabriolets
Het binnenste van de assemblage- en klinknagelmachine C1233 van Friedrich
bestaat uit een servopers en een klinkmachine met digitale besturing via de
computer, die rond een draaitafel met 4 posten werden geplaatst. Bij post 1
worden de onderdelen voor het kleiner geheel vooraf in elkaar gezet en
ingevoegd. Door de tweehandige besturingen aan te drijven, laat men de plaat,
die 90° draait, vooruitkomen. Op post 2 drukt de servopers de koppelringen in,
terwijl de verhouding kracht/verplaatsing tegelijkertijd in het oog wordt
gehouden. Daarbij worden de verschillende samenpersingspunten dichterbij
gebracht met behulp van een coördinatensysteem. Terwijl de serieproductie
doorgaat, wordt er geen bewerking uitgevoerd op post 3. In het geval er wordt
veranderd naar een ander type dak, worden de gereedschapsmagazijnen in dit
station ingewisseld door middel van een gereedschapswagentje dat langszij komt.
Op post 4 worden alle klinkpunten dichterbij gebracht en vastgeklonken. De
gebruikte klinkmachine is uitgerust met de gebrevetteerde klinktechnologie voor
straalpunten van Friedrich. De kwaliteitsgarantie van de verschillende
klinkpunten kwam tot stand met de geïntegreerde teller-opmeter. Bij de volgende
cyclus wordt het kleiner geheel in de plaatsingspost 1 gezet, het
oorspronkelijke vertrekpunt. Wanneer het kleiner geheel dan is afgemaakt, wordt
het weggenomen en worden er nieuwe onderdelen geplaatst voor de volgende ronde
door de machine. Als het kleiner geheel niet is afgewerkt, worden de ontbrekende
onderdelen toegevoegd tijdens 1 of 2 bijkomende ronde(s). Voor de veiligheid
doet de fabrikant beroep op de bestanddelen van Jokab Safety. De assemblage- en
klinknagelmachine C1233 bereikt de hoogste veiligheidscategorie 4 volgens EN
954-1.
Computergestuurd
De hoofdonderdelen van de montagemachine, zoals de draaitafel, pers en
klinkmachine met digitale besturing, alsook de verandering van de
onderdelendrager en alle randstukjes, worden bestuurd via een centraal en
draaibaar bedieningspaneel van de computergebaseerde controller van
FMW-Friedrich. De computergebaseerde controller bestaat uit een IPC-computer met
een grote harde schijf en het Codesys “Soft-PLC HMI”-besturingssysteem. Het
touch screen met Windows-oppervlak maakt grafische voorstellingen mogelijk en
biedt de gebruiker een optimale begeleiding. Onder de bijzonder belangrijke
kenmerken van de controller verstaan we onder meer het uitgebreide beheer van
recepten, de CANopen netwerking en de gecentraliseerde verzameling van gegevens,
alsook de Ethernet-verbinding en het archiveren van gegevens via een
“UL-databank”. De geheugencapaciteit laat een bijna onbeperkt aantal programma’s
toe. Bovendien kunnen programma’s worden gedownload via de USB-interface om ze
op te nemen in het archief of rechtstreeks op het netwerk te zetten.
Tweehandige besturing
Er werden twee ergonomische tweehandige besturingen (Safeball) vastgemaakt
tegenover de posten 1 en 3. Hun taak is de rotatie van de draaiplaat naar de
volgende positie in gang te zetten en de twee handen van het apparaat buiten de
gevaarlijke zone te verbinden. Aangezien er geen enkele bescherming nodig is
boven de bedieningen, kunnen die sneller worden gebruikt en kan de
productiviteit van de uitrusting dus worden verhoogd. Elke besturing heeft twee
drukknoppen, één aan elke kant. Door deze positie van de drukknoppen wordt het
risico op een onwillekeurig aanzetten tot een minimum herleid. De aangename en
natuurlijke bolvorm past zich aan elke maat van hand aan en kan op verschillende
manieren worden gebruikt. Indien Safeball als tweehandige besturing wordt
gebruikt en men een machine wil starten, moeten de vier drukknoppen van de twee
bedieningen allemaal gelijktijdig in werking worden gesteld in maximum 0,5
seconden tijd. U hoort een stopsignaal als één of meerdere drukknoppen worden
losgelaten. Safeball beantwoordt aan het hoogste veiligheidsniveau van de EN
574- (type IIIc) en EN 954-1- (categorie 4)-normen. Dit veiligheidsniveau werd
behaald door de vier drukknoppen te doen aansluiten bij een veiligheids-PLC
(Pluto) of een JSBR4-veiligheidsrelais.
Lichtgordijnen
Bij het uitwisselen van het gereedschapsmagazijn bij post 3 en wanneer met
behulp van de twee respectievelijke Safeball-besturingen een cyclussignaal wordt
gegenereerd voor de draaitafel, ontstaat een gevaarlijke zone in post 1. Deze
zone wordt bewaakt door twee lichtgordijnen (Focus) die in L zijn gemonteerd en
slechts een bereik hebben van 35 mm x 45 mm met een resolutie van 14 mm voor de
vingerbescherming. Hier beschermt het verticale lichtgordijn tegen de
rechtstreekse toegang tot de gevaarlijke zone, terwijl het horizontale gordijn
de toegang langs achter het verticale gordijn verhindert. De toestellen van
categorie 4, gecertificeerd door het Duitse TüV conform de veiligheidsnorm
EN/CEI 61496-1/2 zijn zeer gemakkelijk te configureren en te installeren. Er
zijn ingangen voorzien om de bundels gedeeltelijk of volledig te maskeren. De
speciale kenmerken omvatten de bewaking van de bypasslamp, de optionele
vlottende maskering, de automatische of manuele bewaakte heroplading, 2 bewaakte
PNP veiligheidsuitgangen met een bewaking voor gekruiste kring en
M12-connectoren. De LED’s zorgen voor een gemakkelijke uitlijning en een
indicatie van de vervuiling, de bedrijfsspanning (24 V DC +/- 20 %) en de
uitgangstoestand. De uitgangen zijn beveiligd tegen overspanning voor een
maximale belasting van 500 mA. De beschermde hoogtes gaan van 150 tot 1650 mm
voor een resolutie van 14 mm, 35 mm of 300/400/500 mm en een respectievelijk
bereik van 6 m, 15 m of 25/50 m.
Veiligheidssensor
Elk van de 4 onderhoudsdeuren is voorzien van een paar contactloze
veiligheidssensoren (Eden). Ze bestaan uit het elektrisch aangesloten actieve
deel Adam en het passieve deel Eva. De sensor wordt alleen geactiveerd wanneer
de deur gesloten is, en de twee sensoren zijn precies naar elkaar gericht. In
dit geval zorgt de grote afstands- en uitlijningstolerantie tussen Adam en Eva
ervoor dat de sensoren gemakkelijk en probleemloos kunnen worden bevestigd. De
sensor heeft een maximale detectieafstand van 15 mm, is onderhoudsvrij en
slijtagebestendig. Dankzij de unieke dynamische ingangs- en uitgangssignalen is
het mogelijk om maximaal 10 contactloze 1-kanaals sensoren in serie met elkaar
te verbinden via een ingang van de veiligheids-PLC. Op deze manier wordt de
hoogste veiligheidscategorie 4 behouden en wordt via een informatiesignaal de
toestand van elk van de deuren aangegeven. Mits gebruik te maken van de adapters
(Tina 3A en Tina 7A) voor de 4 noodknoppen kan het aantal benodigde ingangen op
de veiligheids-PLC worden beperkt van 8 tot 1. Hier worden de statische
contacten van de noodstoppen op de adapters aangesloten. Deze toestellen
genereren een dynamisch uitgangssignaal dat door de veiligheids-PLC wordt
geëvalueerd volgens de veiligheidscategorie 4.
Veiligheids-PLC
Alle veiligheidsfuncties van de assemblage- en klinknagelmachine C1233 van
Friedrich worden bewaakt door twee veiligheids-PLC’s Pluto B20 die onderling met
elkaar communiceren via een CAN-veiligheidsbus en overal instaan voor de hoogste
veiligheidscategorie 4. Er werd snel en probleemloos voldaan aan de
machinevereisten, gewoon door programmering ter plaatse. De software die
hiervoor nodig was werd gratis ter beschikking gesteld van de klant. Dankzij de
beperking in het gebruik van bekabeling, het ontwerp en het materieel kon de
machineconstructeur een belangrijke besparing realiseren. Dankzij het schrappen
van een hele reeks veiligheidsrelais en dankzij het kleine formaat van de
veiligheids-PLC met een breedte van amper 45 mm, blijft er voldoende ruimte over
in de stuurkast. Pluto is een nieuw concept van veiligheids-PLC dat de creatie
van veiligheidssystemen sterk vereenvoudigt en een bijzondere flexibiliteit
biedt. Een van de belangrijkste kenmerken van het Pluto-concept zit in het feit
dat er geen master-slaverelaties zijn tussen de stuureenheden verbonden met de
veiligheidsbus. Via een bruggetje kan de informatie van de veiligheidsbus naar
andere veldbussen worden doorgestuurd zoals Profibus, CANopen en DeviceNet. Op
deze manier wordt het mogelijk om grotere netwerken op te zetten. <<
Wolfgang Engelhart, Anders Brunander,Jokab Safety
Machines d’assemblage/rivetage
Un beau concept de sécurité
Wolfgang Engelhart, Anders Brunander, Jokab Safety
Ce constructeur de machines d’assemblage et rivetage, dans le sud de
l’Allemagne, équipe toutes ses machines avec des composants de sécurité de Jokab
Safety, remplaçant ainsi une multitude de relais et de modules de sécurité.
L’étroite coopération entre client et fournisseur a eu pour résultat le
development d’un beau concept de sécurité qui réunit tous les composants de
sécurité et atteint partout la plus haute catégorie de sécurité 4.
La société Friedrich Maschinen- und Werkzeugbau, fondée en 1948, fabrique des
riveteuses de points radiaux et des presses d’établi électriques. Leader sur le
marché des riveteuses à coordonnées, la société compte plus de 50 employés et a
réalisé, en 2004, un chiffre d’affaires de 6 millions d’euros, avec un taux
d’exportation de 15 %. Les principaux clients sont des sous-traitants de
l’industrie automobile. Le compteur-métreur breveté, intégré dans les
riveteuses, assure une excellente qualité d’usinage. Actuellement, le
constructeur de machines certifié selon ISO 9001: 2000 est en train de
développer un centre d’assemblage et d’usinage pour les toits d’automobiles.
Toits de faux cabriolets
Le coeur de la machine d‘assemblage et rivetage C1233 de Friedrich consiste
d‘une servopresse et d‘une riveteuse à commande numérique par ordinateur,
disposées autour d‘une table tournante avec 4 stations. A la station 1, les
pièces pour le sous-ensemble sont insérées et préassemblées. En actionnant les
deux commandes bimanuelles, on fait avancer le plateau tournant de 90°. Dans la
station 2, la servopresse enfonce les douilles, pendant que le rapport
force/déplacement est surveillé en même temps. Ce faisant, les différents points
de compression sont approchés à l‘aide d‘un système de coordonnées. Tant que la
production en série continue, aucune opération n‘est effectuée à la station 3.
En cas de changement vers un autre type de toit, les plateaux porte-outils dans
cette station sont échangés au moyen d‘un chariot d‘outillage accosté. Dans la
station 4, tous les points de rivetage sont approchés et rivetés. La riveteuse
utilisée est équipée de la technologie brevetée de rivetage de points radiaux de
Friedrich. L‘assurance qualité des différents points de rivetage est réalisée
avec le compteur-métreur intégré. Au cycle suivant, le sous-ensemble est placé
dans la station d‘insertion 1, le point de départ original. Si ce sous-ensemble
est maintenant terminé, il est enlevé et de nouvelles pièces sont insérées pour
le passage en machine suivant. Si le sous-ensemble n‘est pas fini, les pièces
manquantes sont ajoutées pendant les 1 ou 2 passages supplémentaires. Côté
sécurité, le constructeur fait appel aux composants de Jokab Safety. La machine
d‘assemblage et rivetage C1233 atteint la plus haute catégorie de sécurité 4
selon EN 954-1.
Commande par ordinateur
Les principaux éléments de la machine d‘assemblage, tels que table tournante,
presse à commande numérique et riveteuse à commande numérique ainsi que le
changement du porte-pièce et toutes les unités périphériques, sont pilotés par
le contrôleur à ordinateur de FMW-Friedrich à partir d‘un panneau de commande
central et orientable. Le contrôleur à ordinateur est basé sur un ordinateur IPC
avec un grand disque dur et le système d‘exploitation Codesys „Soft-PLC HMI ».
L‘écran tactile avec surface Windows permet des représentations graphiques et
offre un guidage optimal à l‘utilisateur. La gestion étendue de recettes, la
mise en réseau CANopen et l‘acquisition centralisée de données ainsi que la
connexion Ethernet et l‘archivage des données via une „base de données UL“
comptent parmi les caractéristiques particulièrement importantes du contrôleur.
La capacité de mémoire permet un nombre pratiquement illimité de programmes. De
plus, il est possible de télécharger des programmes via l‘interface USB pour les
archiver ou les mettre directement en réseau. Tous les arbres de positionnement
sont entraînés par des servomoteurs à haute vitesse de la 3ème génération. Les
entraînements sont caractérisés par une haute précision de positionnement. De
plus, les accélérations extrêmement élevées assurent des temps de cycle très
courts.
Commande bimanuelle
Deux commandes bimanuelles ergonomiques (Safeball) sont fixées en face des
stations 1 et 3. Leur tâche est de déclencher la rotation du plateau tournant
vers la position suivante et de lier les deux mains de l‘opérateur en dehors de
la zone dangereuse. Du fait qu‘aucune protection n‘est nécessaire au-dessus des
commandes, on peut les saisir plus rapidement et augmenter ainsi la productivité
de l‘équipement. Chaque commande a deux boutons-poussoirs, un de chaque côté.
Cette disposition des boutons-poussoirs minimise le risque d‘actionnement
involontaire. La forme sphérique agréable et naturelle s‘adapte à toutes les
tailles de main et peut être saisie de différentes façons. Si Safeball est
utilisé comme commande bimanuelle et qu‘on veut démarrer une machine, tous les
quatre boutons-poussoirs des deux commandes doivent être actionnés simultanément
dans un maximum de 0,5 secondes. Un signal d‘arrêt est généré, si un ou
plusieurs boutons-poussoirs sont relâchés. Safeball est conforme au plus haut
niveau de sécurité des normes EN 574 (type IIIc) et EN 954-1 (catégorie 4). Ce
niveau de sécurité est obtenu en raccordant les quatre boutons-poussoirs à un
API de sécurité (Pluto) ou un relais de sécurité JSBR4.
Rideau lumineux
Quand on échange le plateau porte-outil à la station 3 et un signal de cycle
pour la table tournante est généré au moyen des deux commandes Safeball
respectives, une zone dangereuse s‘engendre à la station 1. Cette zone est
surveillée par 2 rideaux lumineux (Focus) montés en L et ayant une section de 35
mm x 45 mm seulement et une résolution de 14 mm pour la protection des doigts.
Ici, le rideau vertical protège contre l‘accès direct à la zone dangereuse,
tandis que le rideau horizontal empêche l‘accès par derrière le rideau vertical.
Les dispositifs de catégorie 4, certifiés par le TÜV allemand selon la norme de
sécurité EN/CEI 61496-1/2, sont très faciles à configurer et à installer. Des
entrées sont prévues pour le masquage partiel ou complet des faisceaux. Les
caractéristiques spéciales comprennent la surveillance de la lampe de pontage,
masquage flottant optionnel, réarmement automatique ou manuel surveillé, 2
sorties de sécurité PNP surveillées avec surveillance pour circuit croisé et
connecteurs M12. Des Led assurent un alignement aisé et l‘indication
d‘encrassement, de la tension de service (24 Vcc ±20 %) et de l‘état de la
sortie. Les sorties sont protégées contre les surintensités pour une charge
maximum de 500 mA. Les hauteurs protégées vont de 150 à 1650 mm pour une
résolution de 14 mm, 35 mm ou 300/400/500 mm et une portée respective de 6 m, 15
m ou 25/50 m.
Capteur de sécurité sans contact
Chacune des 4 portes d‘entretien est équipée d‘une paire de capteurs de sécurité
sans contact (Eden). Ils consistent de la partie active et électriquement
raccordée Adam et la partie passive Eve. Le capteur n‘est activé que si la porte
est fermée et les deux capteurs sont exactement face à face. Ici, la grande
tolérance pour la distance et le désalignement entre Adam et Eve assure une
fixation très facile et sans problème. Le capteur a une distance de détection
maximum de 15 mm et fonctionne sans entretien ni usure. Grâce aux uniques
signaux d‘entrée et de sortie dynamiques, il est possible de monter jusqu‘à 10
capteurs sans contact et à voie unique en série avec une entrée de l‘API de
sécurité. Ce faisant, la plus haute catégorie de sécurité 4 est maintenue, et un
signal d‘information indique l‘état de chacune des portes. En utilisant des
adaptateurs (Tina 3A et Tina 7A) pour les 4 boutons d‘arrêt d‘urgence, le nombre
d‘entrées nécessaires sur l‘API de sécurité a pu être réduit de 8 à 1. Ici, les
contacts statiques des boutons d‘arrêt d‘urgence sont raccordés aux adaptateurs.
Ces dispositifs génèrent un signal de sortie dynamique, qui est évalué par l‘API
de sécurité selon la catégorie de sécurité 4.
API de sécurité
Toutes les fonctions de sécurité de la machine d‘assemblage et rivetage C1233 de
Friedrich sont surveillées par deux API de sécurité Pluto B20, qui communiquent
entre eux via un bus des sécurité CAN et assurent partout la plus haute
catégorie de sécurité 4. Les exigences de la machine ont été remplies rapidement
et sans problème, simplement par programmation sur le site. Le logiciel
respectif a été mis gratuitement à la disposition du client. La réduction en
matière de câblage, conception et matériel a permis au constructeur de machines
de réaliser des économies considérables. Grâce à la suppression de nombreux
relais de sécurité et à la petite taille de l‘API de sécurité avec une largeur
de 45 mm seulement, il reste suffisamment de place dans l‘armoire de commande.
Pluto est un nouveau concept d‘API de sécurité, qui simplifie la création de
systèmes de sécurité et offre un maximum de souplesse. Une des principales
caractéristiques du concept Pluto réside dans le fait qu‘il n‘y a pas de
relations maître-esclave entre les unités de commande reliées au bus de
sécurité. Avec une passerelle, l‘information du bus de sécurité de peut être
transmise aux autres bus de terrain, tels que Profibus, CANopen et DeviceNet, de
sorte à créer de plus grands réseaux. <<
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