Funktionale Sicherheit Sicherheit hat Vorrang bei Prüfanlagen für Stoßdämpfer

Autor / Redakteur: Timo Lurf * / Jan Vollmuth

Ein manipulationssicheres Schutztürsystem und konfigurierbares Steuerungssystem sorgen für mehr Sicherheit bei Prüf- und Simulationsanlagen für Stoßdämpfer.

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Das konfigurierbare Steuerungssystem PNOZmulti 2 von Pilz steuert die Hubbewegungen der Werkzeugmaschine SAR Gröpler.
Das konfigurierbare Steuerungssystem PNOZmulti 2 von Pilz steuert die Hubbewegungen der Werkzeugmaschine SAR Gröpler.
(Bild: Pilz)

Die Konzeption und Herstellung moderner Gas- oder Öldruckdämpfer für die Automobilindustrie sind eine Wissenschaft für sich, die einzelnen Dämpfertypen werden heutzutage ganz individuell auf bestimmte Fahrzeugtypen oder Modellserien abgestimmt.

Im Kern bestehen die Ein- oder Zweirohrkolben aus Dämpferrohr, Kolben, Kolbenstange, Dichtungen und Ventilen sowie gummigelagerten Befestigungspunkten. Bevor sie in Serie hergestellt und zigtausendfach in Fahrzeugen verbaut werden, müssen Schwingungsdämpfer den realen, jahrelangen Anforderungen gerecht werden. Neue Absorbermodelle werden daher auf speziellen Simulations- und Prüfanlagen vorab umfassend getestet. Mit Bezug auf das jeweilige Fahrzeugmodell, dessen Gewicht und Besonderheiten werden nahezu sämtliche denkbaren Einsatz- und Belastungsfälle simuliert. Dies beinhaltet unterschiedliche Fahrbahnbeschaffenheiten ebenso wie Temperaturschwankungen oder den Einsatz in unterschiedlichen Klimazonen.

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Die SAR Gröpler GmbH mit Sitz im schwäbischen Dettingen/Erms hat sich auf derartige Test- und Prüfanlagen spezialisiert. Das innovative Familienunternehmen ist nicht nur Komplettlösungsanbieter für Prüfanlagen einschließlich Prozessleittechnik und Messdatenerfassung, mit über 40 Jahren Branchenerfahrung stellt SAR Gröpler neben mobilen Prüfanlagen auch Maschinen zur Produktion und Befüllung von Stoßdämpfern her.

Testanlage erfordert effiziente Sicherheitstechnik

Der kurz vor der Endabnahme stehende Prüfstand misst rund 2 x 2 m am Boden und etwa 3 m in der Höhe. Der zu prüfende Schwingungsdämpfer wird zunächst am oberen und unteren Auge zwischen zwei Haltedornen vertikal eingespannt. Nach dem Schließen der Schutztüren beginnt ein mehrstufiges, exakt an die Kundenanforderungen angelehntes Test- und Simulationsprogramm. Zwei motorgetriebene Spindeln kontrahieren den Schwingungsdämpfer, der im unteren Teil der Anlage angebrachte massive Exzenter setzt sich in Bewegung. Gesteuert von einer eigens entwickelten Software simuliert die Anlage nun mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten, Hüben, Gasdrücken, Rüttelkräften und Frequenzen den Einsatz auf der Straße.

Dabei geht es hart und schonungslos zur Sache: Kräfte von bis zu 40 KN werden ausgeübt, regelmäßig messen dabei Sensoren die Reaktion des Dämpfers, den Gasdruck sowie weitere relevante Parameter. Selbst unter extremen Bedingungen muss der Prüfling die gestellten Leistungsfeatures erfüllen, es bedarf kaum der Erwähnung, dass er dabei weder quietschen noch knarzen darf. Die Software stellt den Verlauf und am Ende der Testreihe sämtliche Messdaten wie Geschwindigkeit, Belastung, Reibung, Dämpfung übersichtlich am zentralen Bedienpanel dar.

Schutztürsystem als Manipulationsschutz

Damit das Einrichten, der Betrieb und die Wartung der Testanlage bei SAR Gröpler einfach, effizient und vor allem sicher möglich sind, kommt Automatisierungs- und Sicherheitstechnik des Komplettanbieters für die sichere Automation Pilz zum Einsatz. Die Risikobeurteilung nach EN ISO 12100 ergab, dass Risiken insbesondere vom Exzenter ausgehen, Quetschgefahren sowie Verletzungsrisiken bei Stromausfall nicht auszuschließen sind und somit Sicherheitsfunktionen nach EN ISO 13849-1 bis PL e erforderlich ist. Im Vordergrund stand somit für die beiden Schutztüren im oberen sowie für die Schutztür im Bereich des Exzenters sicherheitstechnisch zuverlässige Lösungen zu finden.

Bei allen drei Türen kommt so das sichere Schutztürsystem PSENslock von Pilz zum Einsatz: Das berührungslose, verschleißarme und vollcodierte System mit einer elektromagnetischen Zuhaltekraft von bis zu 1000 N bietet dank RFID-Transpondertechnologie höchsten Manipulationsschutz. Sowohl einzeln als auch in Reihe geschaltet ist es für die Schutztürüberwachung bis PL e geeignet. Aufgrund flexibler Anschlussmöglichkeiten (Stecker M12, 5-polig oder 8-polig) ist die Verdrahtung einfach und ohne großen Aufwand schnell erledigt. Das sichere Schutztürsystem vereint Sicherheits-, Automatisierungs- und Diagnosefunktionen in einem Gerät und ist dank Schutzart IP67 auch für raue Umgebungen geeignet.

Steuerungssystem als zentrale Sicherheitsinstanz

Als zentrale Sicherheitsinstanz versieht in den Prüfanlagen von SAR Gröpler GmbH das flexible und konfigurierbare Steuerungssystem PNOZmulti 2 seinen Dienst: Es überwacht die komplette Sensorik, die installierten Not Halt-Taster und steuert die Hubbewegungen. Die Gehäusebreite des Basisgerätes beträgt nur noch 45 mm. Auf der linken Seite lassen sich Kommunikationsmodule entweder mit serieller oder ETH-Schnittstelle oder Feldbussysteme wie PROFIBUS-DP, CANopen, EtherCAT oder Powerlink anschließen. Nach wie vor stehen 20 sichere Eingänge, von denen bis zu acht als nicht sichere Ausgänge konfigurierbar sind sowie 4 sichere Halbleiterausgänge (mit jeweils PL e) zur Verfügung. Mit dem neuen beleuchteten Display können Zeit und Kosten bei Konfiguration und Diagnose gespart und der Engineering-Aufwand deutlich reduziert werden. Mit dem PNOZmulti Configurator ist die Konfiguration per „Drag & Drop“ einfach und intuitiv machbar.

Darüber hinaus stellt das Sicherheitsrelais PNOZsigma in Verbindung mit PNOZmulti 2 als Kontakterweiterungsgerät mehrere Abschaltpfade zur Verfügung. Schlussendlich sind an allen relevanten Stellen der Anlage, am Schaltschrank sowie am Bedienterminal die Not Halt-Taster PITestop von Pilz angebracht. Damit lässt die die Anlage innerhalb von Sekundenbruchteilen in den sicheren Stillstand überführen. (jv)

* Timo Lurf, Technisches Büro Reutlingen, Pilz GmbH & Co. KG

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