Sicherheit für Regalbediengeräte

Ein wesentlicher Grund, sich für die Produkte von Bihl+Wiedemann zu entscheiden, war laut Alexander Ruhmann, verantwortlich für die Elektrokonstruktion bei Klinkhammer, dass die ASI-Gateways (ASI Master und Feldbusanbindung in einem Edelstahlgehäuse) im Gegensatz zu den Geräten anderer Hersteller schon früh über ein Display verfügten und dadurch deutlich wartungsfreundlicher sind. Und die Sicherheitstechnik von – auch größeren – Fördertechnik-Applikationen lässt sich laut Ruhmann mit ASI Safety sehr schön lösen, weil man häufig zwar nur die Daten von einfacher Sensorik, diese aber oft weit im Feld verteilt, einsammeln muss. „Lichtschranken, hier und da mal ein Sicherheits-Lichtgitter, alle paar Meter ein Not-Halt-Taster, vielleicht noch eine Schutztür – dafür ist ASI Safety gerade in der Fördertechnik einfach perfekt“, verdeutlicht er.

Aufgrund der guten Erfahrungen, die man in den letzten Jahren mit den ASI- und ASI-Safety-Lösungen gemacht hat, und den Möglichkeiten, die diese bieten, hat man sich bei Klinkhammer dafür entschieden, auch die Sicherheitstechnik eines Regalbediengerätes für ein automatisiertes Hochregallager mit einer Safety-Lösung von Bihl+Wiedemann zu realisieren. Bei der Umsetzung eines rund 2 t schweren und etwa 8 m hohen Regalbediengerätes für Behälter, das mit einer Geschwindigkeit von maximal 6 m/s auf einer Schiene eine Gasse befährt und mithilfe eines LAMs (Lastaufnahmemittels) automatisiert Regalfächer rechts und links der Gasse in unterschiedlichen Höhen be- und entladen kann, waren folgende Anforderungen zu berücksichtigen:

Für die sichere Kommunikation zwischen dem Schaltschrank außerhalb des Aktionsbereichs des Regalbediengerätes und dem RBG selbst werden zwei ASI-5/ASI-3-Profinet-Gateways mit integriertem Sicherheitsmonitor des Typs BWU 3863 eingesetzt. Beide Gateways sind über Safe Link, eine sichere Kopplung von Bihl+Wiedemann, miteinander verbunden. Safe Link kann über Standard-Ethernet oder den Feldbus übertragen werden. So ist keine zusätzliche Verbindung für die Safety-Kommunikation notwendig und das Gateway kann lokal über AS-Interface um weitere Safety und Standard E/As erweitert werden.

Für den Bereich zwischen Umzäunung und RBG, also dort, wo keine kabelgebundene Kommunikation möglich ist, wird eine Datenlichtschranke eingesetzt. Mit dieser Datenlichtschranke können die Safe-Link-Daten und die nicht-sicheren Signale optisch über eine Distanz von 120 m stabil übertragen werden. Das zweite ASI-5/ASI-3-Profinet-Gateway überwacht die ortsfeste Sicherheitstechnik. Diese Daten werden über Safe Link dem zweiten Gateway auf dem RGB zur Verfügung gestellt, das die Sicherheitstechnik des Regalbediengerätes selbst steuert.

Für die Positions- und Bewegungsüberwachung des RBGs, das mit 3,5 m/s² beschleunigt und eine Geschwindigkeit von 6 m/s erreicht, wird ein ASI-Drehzahlwächter des Typs BWU 2849 eingesetzt. Neben der Position des RBGs überwacht der ASI-Drehzahlwächter in Verbindung mit dem Gateway auch weitere Sicherheitsanforderungen, die in der EN 528 festgelegt wurden: je nach Betriebsart Geschwindigkeit, Beschleunigungs- und Bremsrampen, Drehrichtung, Stillstand sowie sichere Endlagen. Zu Diagnose- und Steuerungszwecken werden diese Daten nicht-sicher über den Feldbus an die Steuerung übertragen.

Das Lastaufnahmemittel am RBG kann zum einen Waren aus einem definierten Fach im Hochregal entnehmen oder in genau dieses einlagern. Zum anderen kann es am Beginn der Gasse ausgelagerte Waren an das Förderband für den Weitertransport übergeben oder jene für die Einlagerung übernehmen. Um den Durchsatz von Waren im Hochregallager so hoch wie möglich zu gestalten, ist es essenziell, dass das RBG möglichst schnell beschleunigt und auch wieder abbremst. Die mechanischen Puffer am Gassenanfang und -ende können jedoch nur einen Teil der maximalen kinetischen Energie des Regalbediengerätes absorbieren. Deshalb muss die Geschwindigkeit an den Randbereichen sicher überwacht und zum richtigen Zeitpunkt verringert werden. Optimal gelingt dies mit überwachten Bremsrampen, die ebenfalls sicher vom Drehzahlwächter ausgewertet werden können. Stimmt das Beschleunigungs- bzw. Bremsverhalten nicht, greift auch hier die Sicherheitstechnik ein und sorgt dafür, dass das RBG sicher zum Stehen kommt.

Im Gegensatz zum Fahrtweg innerhalb der Gasse (x-Richtung), der sicher überwacht werden muss, weil sich zum Beispiel im Handbetrieb oder Einrichtbetrieb eine Bedienperson in der Gasse aufhalten kann, ist eine sichere Überwachung des Hubs (y-Richtung) bei einem Behälter-RBG nicht notwendig, da auf dem LAM lediglich Kisten transportiert werden. Anders sieht es bei einem, in der Regel deutlich größeren, Paletten-RBG aus, bei dem auch eine Person in einer Kabine mit nach oben fahren kann. In diesem Fall ist auch der Hub sicherheitstechnisch zu überwachen. Was auf den ersten Blick zunächst nach einer deutlich komplexeren Applikation klingt, kann bei genauerer Betrachtung mit der verwendeten Safety-Lösung von Bihl+Wiedemann mit relativ überschaubarem Aufwand umgesetzt werden: Indem man neben dem Drehzahlwächter für die Gasse einfach einen zweiten ASI-Drehzahlwächter für die y-Richtung einsetzt.

Sowohl in der Fördertechnik als auch bei Regalbediengeräten nutzt Klinkhammer mittlerweile die ASI- und (ASI-)Safety-Angebote von Bihl+Wiedemann in vielen sicheren und nicht-sicheren Applikationen. Geht es nach Ruhmann, wird sich daran auch in Zukunft nichts ändern. Er sieht eher noch weiteres Potenzial.