Mechanik ade

Das elektronische Nockenschaltwerk von Pilz

 

Noch bis vor kurzem war ein Nockenschaltwerk ein rein mechanisches Gerät. Das bedeutet, dass aus Sicherheitsgründen ausschließlich Nocken direkt an der Exzenterwelle oder an einer via Zahnriemen, Kette oder Zahnrad betriebenen Welle befestigt sein mussten. Diese Nocken werden mit Schaltern abgegriffen. Dies dient schlichtweg dafür, dass die Steuerung weiß, in welchem Bereich sich die Maschine, beispielsweise eine Exzenterpresse, gerade befindet. Pilz hat diesem Umstand nun Abhilfe geschaffen und ein elektronisches Nockenschaltwerk auf den Markt gebracht, das auch für sicherheitstechnische Aspekte eingesetzt werden kann.

 

Bis dato war lediglich eine mechanische Auswertung von Exzenterwellen zugelassen. Das bedeutet, dass es zwingend notwendig war Nocken in Hardwareausführung auf der Welle verfügbar zu haben. Mittlerweile gibt es einige elektronische Nockenschaltwerke auf dem Markt die allerdings nicht für den Sicherheitsbereich verwendet werden dürfen. Da die Inkremental- oder Absolutwertgeber keine Sicherheit an Bord hatten. Mit dem elektronischen Nockenschaltwerk von Pilz entfallen nun alle abenteuerlichen Konstruktionen und werden noch dazu sicherer, genauer und verschleißfrei. Ing. Thomas Weiß, Technischer Support und Engineering bei Pilz erläutert die Details und Vorteile des neuen elektronischen Nockenschaltwerks »eCamShaft«.

 

Herr Weiß. Was macht das elektronische Nockenschaltwerk von Pilz nun sicher?

Thomas Weiß, Technischer Support und Engineering bei Pilz: Das elektronische Nockenschaltwerk von Pilz ist aufgrund des Gebers sicher weil er zwei getrennte Auswertesysteme integriert hat. Damit können wir die bisher vorgeschriebenen mechanischen Nockenschaltwerke durch unseren Drehgeber, der auf der Exzenterwelle angebracht wird, ersetzen. Denn von den zwei getrennten Auswertesystemen erhält die Steuerung zwei getrennte Positionssignale die sicher ausgewertet werden können. Diese Kombination macht es aus, dass Pilz die Zulassung dafür bekommen hat, herkömmliche Nockenschaltwerke durch ein modernes elektronisches ersetzen zu können.

Der Geber alleine bringt nichts. Auch die Auswertung im Anschluss muss richtig vonstatten gehen. Daraus ergibt sich eine optimale Kombination mit der »PSS 4000« – dem Automatisierungssystem von Pilz. Dort werden beide Spuren des Gebers ausgewertet und plausibel verglichen. Bereits hier könnten Unstimmigkeiten erkannt werden.

 

Damit entfallen mechanische Nocken und Schalter zum Abgreifen, von der Genauigkeit und Sicherheit einmal abgesehen.

Weiß: Genau das ist der springende Punkt – die Mechanik entfällt. Denn man glaubt gar nicht, welche abenteuerlichen Ausführungen für solche mechanischen Nockenschaltwerke im Umlauf sind. Ein elektronisches Nockenschaltwerk ist wesentlich genauer, verschleißfreier und gerade interessant für Pressen, die schneller laufen. Stellt man sich Pressen mit 200 Hub pro Minute vor, ist das für die Mechanik schon eine Herausforderung.

 

Wo kann man das elektronische Nockenschaltwerk nun einsetzen?

Weiß: Prinzipiell überall dort, wo auch mechanische Nockenschaltwerke ihren Dienst versehen. Bei Pressen die im Handbetrieb, also mehr oder weniger mit konstanter Geschwindigkeit laufen, macht es wenig Sinn ein elektronisches Nockenschaltwerk einzusetzen. Wird allerdings eine Presse mit automatischem Vorschub und variabler Geschwindigkeit betrieben, dann macht das elektronische Nockenschaltwerk sehr wohl Sinn. Denn die Software errechnet sich anhand der Hubgeschwindigkeit den Zeitpunkt des Bremsbefehls, damit die Presse wieder im Nullpunkt stehen bleibt. Damit erspart man sich bei einer Hubgeschwindigkeitsänderung auch sämtliche Nachjustierungen bei der Mechanik – vorrangig für Exzenterpressen die entsprechend automatisiert sind. Zudem ist bei einem automatischen Weitertransport ohnehin das Gebersystem für den Vorschub notwendig und mit der Pilz-Lösung kann man mit einem Streich auch die Sicherheit integrieren.

 

Sonstige Einsatzgebiete?

Weiß: Wir haben das elektronische Nockenschaltwerk auch schon in diversen Prater-Fahrgeschäften eingesetzt wie beispielsweise dem »Top Spin«. Dieses Fahrgeschäft führt ebenfalls – ähnliche wie die Pressen – eine 360°-Bewegung aus. Vereinfacht gesagt steigen die Fahrgäste in der 0°-Position ein, dann fährt das Fahrgeschäft los und dreht sich. Durch Beschleunigen und Abbremsen überschlägt sich dann die Gondel mit den Passagieren zusätzlich.

Mit dem Pilz-Nockenschalter können wir sicherstellen, dass die Sicherheitsbügel nur in der 0°-Position im Stillstand aufgehen. Darüber hinaus führen wir über den elektronischen Nockenschalter auch noch eine Drehzahlerkennung über die die Geschwindigkeit überwacht werden kann, durch.

Man kann sagen, das elektronische Nockenschaltwerk ist für alle Anwendungen einsetzbar, in denen eine sichere Position gefordert wird.

 

Kommen wir auf die Kombination mit der PSS 4000 zurück.

Weiß: Das elektronische Nockenschaltwerk ist nur mit der PSS 4000 zugelassen. Dafür haben wir auch die entsprechenden Baugruppen die das Gebersystem auswerten und natürlich auch die Softwarebausteine, die die Position kontrollieren und die Plausibilitätsprüfungen durchführen. Ein weiterer Softwarebaustein errechnet aus den Zählerwerten die Drehbewegung von 0 bis 360° und schließlich greift der Baustein für das Nockenschaltwerk ein, der letztendlich die Kreisbewegung für die Sicherheit segmentiert. Damit weiß die Steuerung zu jedem Zeitpunkt wo sich die Presse gerade befindet.

Nur diese Kombination hat eine sicherheitstechnische Zulassung.

 

Thema Maschinenrichtlinien und Nockenschaltwerk.

Weiß: Die EN ISO 13849 schreibt für mechanische Schalter einen B10d-Wert für die Anzahl der Schaltspiele vor. Das würde bedeuten, dass man bei einem mechanischen Nockenschaltwerk, das ja für die Sicherheit der Presse verantwortlich ist, die Schaltspiele berechnen müsste. Wenn man dann einen Schalter mit angenommen 1 Mio. Schaltspiele vom Hersteller angegeben verwendet, dann müsste man diesen Schalter nach 1 Mio. Schaltspielen tauschen. Wie rasch dies der Fall ist, kann sich jeder selbst ausrechnen. Funktionell würde der Schalter sicherlich mehr hergeben, aber aus sicherheitstechnischen Aspekten müsste dieser Schalter dann getauscht werden.

Beim elektronischen Nockenschaltwerk hat man diesbezüglich keine Probleme. Da ist die Häufigkeit und die Zyklenanzahl egal.

 

Herr Weiß, vielen Dank für das Gespräch!

 

Das elektronische Nockenschaltwerk von Pilz »eCamShaft«

• 2 Geber in einem Gehäuse
• diversitär 2-kanalig (1 x optisch, 1 x magnetisch)
• Singleturn/Multiturn-Ausführung
• Hohlwell/Vollwelle

 

In Kombination mit »PSS 4000«

Optimal abgestimmt ist das elektronische Nockenschaltwerk mit der »PSS 4000«. Auch nur in Kombination mit dieser ist eine sicherheitstechnische Zulassung gegeben.

Das Automatisierungssystem PSS 4000 besteht aus verschiedenen Hardware- und Software-Komponenten sowie dem Echtzeit-Ethernet SafetyNET p und entsprechenden Netzwerkkomponenten. Diese sind eng aufeinander abgestimmt und somit die Lösung für Ihr Automatisierungsprojekt.

 

www.pilz.at