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安全切割--切芯机适用的安全闸门系统和安全联锁
[作者 Timo Lurf]   2019年10月04日 星期五 浏览人次: [2152]

位於德国史瓦本的机台制造商Brodbeck了解产品必须藉助Pilz整合式自动化和安全解决方案:透过组合运用可程式控制系统PNOZmulti 2、安全闸门系统PSENmlock和编码型安全开关 PSENcode,来实现确保机台的安全性、生产力和操作简易性的目标。


当驱动装置作动机台和重型滚轮动作以及刀片旋转时,必须确保安全。Brodbeck 了解产品本身不足以确保机台的安全性、生产力和操作简易性,必须藉助整合式自动化和安全解决方案才能实现此目标。於是这家位於德国史瓦本的机台制造商多年来始终依靠Pilz(皮尔磁)的自动化解决方案:透过组合运用可程式控制系统 PNOZmulti 2、安全闸门系统PSENmlock和编码型安全开关 PSENcode,实现一体通用所有机型的解决方案。



图1 : 机台制造商Brodbeck依赖Pilz的可再现自动化解决方案。Brodbeck与Pilz合作针对客户打造解决方案,而非仅专注机台。
图1 : 机台制造商Brodbeck依赖Pilz的可再现自动化解决方案。Brodbeck与Pilz合作针对客户打造解决方案,而非仅专注机台。

图2 : Pilz可程式控制系统PNOZmulti 2 的Profinet模组确保有效诊断。
图2 : Pilz可程式控制系统PNOZmulti 2 的Profinet模组确保有效诊断。

重约50公斤、外径750公厘及长度约2公尺的硬纸管在从动心轴上转动。两个外部导引滚轮支撑驱动动作,确保旋转动作能无震动及稳定。从水平移动的下台架上,旋转的圆形刀片朝下裁切硬纸管。切割刀具以1秒的间隔和预设宽度将套管分切为方便处理的小段。排出器将各段切好的纸管从心轴推入准备好的容器中。


无须更换模具的灵活切割机

UNI 75是一款 4x2x2.5公尺大小的通用心轴机。该机型现正进行最终测试阶段,不到数天内就必须在客户厂房验证常态使用的适用性。Brodbeck设计经理Siegfried Maier解释:「本机台能让客户使用同一组心轴切割外径 70到 750公厘的纸管,不起毛边,完全无须更换刀具。既快速又灵活,适用於中小型批次工作。」



图3 : Pilz安全闸门系统PSENmlock容易应用并采用便利且容易辨读的诊断LED,在任何安装位置皆可确保观察制程的安全性。
图3 : Pilz安全闸门系统PSENmlock容易应用并采用便利且容易辨读的诊断LED,在任何安装位置皆可确保观察制程的安全性。

原料纸管经由长边安装的卷帘送至心轴。透过显示器输入切断长度後,感测器会自动侦测纸管前缘和管壁厚度。测量值会直接传输到控制装置,免除圆形刀片因错误操作而损坏的危险。齿条齿轮驱动装置作动导引滚轮,??轴承会从进料端保持心轴稳定。


以纸管、硬纸管或塑胶管缠绕、精制或分切用标准和特殊机台为基础,位於德国史瓦本区麦琴根市的中型家庭企业Brodbeck公司,其客户涵盖造纸厂、纸管和纸卷制造厂、印刷厂和纺织业。


兼顾自动化及安全性

当轴旋转、物体移动和切割刀具运作时,一定会出现人员和机台的安全问题。Brodbeck的部分机台需要人员叁与制程,特别是进料和出料期间。然而安全装置绝对不能干扰机台的操作性或产能,且也不能让人任意操控。


Brodbeck与 Pilz多年来保持合作,从起初重视紧急停止和安全闸门安全监控用的传统型 PNOZ 继电器,至今日着重於弹性的解决方案。Pilz 销售工程师Timo Lurf 表示:「Brodbeck等的创新机台制造商始终关注高效率且可复用的解决方案,以转用於其他机台和专案。」


必须顾及现代安全概念的重新设计

目标是重新设计 UNI 75机台以将其更新到现代尖端标准,并透过系统化的作业加入现代化控制、叁数化及视觉化解决方案。必须采用最新技术以确保四个安全闸门的安全闭锁能力:根据风险评估,於机台运作期间必须无法蓄意或意外开启安全闸门。从动心轴、导引滚轮、圆形刀片及旋转的硬纸管是主要的潜在危害来源,於排出流程期间必须将转速降到安全程度。


Timo Lurf解释:「安全闸门必须能承受机械应力,例如:纸管各段的冲击。因此采用EN ISO 13849-1来验证功能安全。从风险评估到断定性能等级,再到最终的 CE 认证,每个阶段皆需考虑许多细节。」


单一装置整合安全联锁与安全闭锁

第一步是找出安全闭锁的适合产品。Pilz 提出的解决方案采用全新安全闸门系统 PSENmlock:这款耐用的精巧型装置符合 40 公厘尺寸的设计需求,并具备极高的吸持力 (7,500 N)。Brodbeck 设计师 Frank Stiefel表示:「我们在前导应用中试验了PSENmlock。获得我们青睐的原因,除了单一装置整合安全联锁与闭锁能力外,还包括便利的安装和诊断功能。我们未来将在公司所有机台上使用此闭锁系统。」此外,贮藏成本会降低,保养及维修也能标准化。


适合所有安装位置的装置

Brodbeck旗下的标准和特殊机台适用多种不同的闭锁安装位置。PSENmlock 安全闸门系统的优点包括三面安装的 LED,能方便读取以进行诊断。另外,可灵活安装的作动器能在闸门下垂时提供高容限补偿。安全闭锁采用双通道控制的技术。此系统非常适用於有超转危险(旋转的心轴、刀片等)而必须具备安全闭锁能力的机台。卷门的位置会透过 Pilz 编码型安全开关 PSENcode 监控。此装置是用来依照 EN 60947-5-3 监控闭锁位置以及进行简易的位置监控,视设计而定(键锁原理),这让 PSENcode 即使在狭小空间中仍可确保最高的操纵安全保障。



图4 : Pilz安全闸门系统PSENmlock结合两种功能:在单一装置整合安全闭锁和安全联锁能力!
图4 : Pilz安全闸门系统PSENmlock结合两种功能:在单一装置整合安全闭锁和安全联锁能力!

图5 : Pilz供应适用於闭锁的安全闸门系统,能依照 EN ISO 14119 可靠防止关机、重启(联锁)、操控或旁路。
图5 : Pilz供应适用於闭锁的安全闸门系统,能依照 EN ISO 14119 可靠防止关机、重启(联锁)、操控或旁路。

Pilz的安全计算机PAScal被用来验证各安全闸门和护盖所有安全功能已达到效能等级(PL)d。UNI 75 藉由运用Pilz零组件有能力实现最高依照EN ISO 13849-1的PL e。


小型控制装置具备所有必要功能

搭载对应模组的可程式控制系统 PNOZmulti 2是用来监控 UNI 75 安全讯号的中央处理装置。基本装置 PNOZ m B0 提供 20 个安全输入和 4 个安全半导体输出。窄型模组宽仅 45 公厘,能随时弹性扩充。PNOZmulti 2可透过 Profinet 连接至机台控制系统进行双向通讯。PNOZmulti Configurator 软体工具可透过拖放操作快速轻易地配置安全线路。



图6 : Brodbeck采用的可程式控制系统PNOZmulti 2 另外搭载扩充模组,可连接所有常见 Fieldbus 系统(例如Profinet)。
图6 : Brodbeck采用的可程式控制系统PNOZmulti 2 另外搭载扩充模组,可连接所有常见 Fieldbus 系统(例如Profinet)。

Frank Stiefel 表示:「PNOZmulti 2 具有机台需要的所有功能。直到现在,我们在专案配置的需求导向方法和灵活性皆获得非常良好的经验。这正是本公司机台几??全都安装本款弹性控制系统的原因。」


Brodbeck 最重视的价值是品质与可靠的客服。Siegfried Maier深信这始终是长期稳定客户关系的最隹配方:「本公司客户要的不是机台,而是包含适当建议和可靠服务且值得信赖的解决方案。」这正是Pilz与Brodbeck同样遵循的方法。


(本文作者Timo Lurf为Pilz GmbH & Co.KG销售工程师)


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