Bedienen und Beobachten

Günter Herkommer,

Tragarmsysteme - wichtige Pfeiler moderner HMI-Konzepte

Bei der Realisierung der Mensch-Maschine-Schnittstelle geht es meist primär um die Frage der geeigneten Panel-Technologie. Zu Unrecht im Schatten stehen oft die Tragarmsysteme – sind sie doch im wahrsten Sinne des Wortes die „tragende Säule“ vieler Bedienlösungen.

© Rittal

Nicht nur die Qualität der Maschine an sich beziehungsweise der von ihr produzierten Produkte zählt im Maschinenbau, sondern auch einfache, sichere Bedienbarkeit sowie Stabilität, Flexibilität und das Design der kompletten Bedienlösung. Obwohl Tragarmsystemen in diesem Zusammenhang auf den ersten Blick eine eher nebensächliche Maschinenkomponente darstellen, kommt ihnen doch eine wichtige Bedeutung zu: Letztendlich sind sie es, die für eine sichere Verbindung zwischen den Maschinen beziehungsweise Anlagen sowie den unterschiedlichsten Steuer- und Bediengeräten sorgen.

Moderne Tragarmsysteme unterstützen Maschinenbediener etwa durch einfaches Handling sowie ergonomisches und sicheres Arbeiten. Denn über leichtes und präzises Drehen, Heben und Schwenken der Bedienpanels muss sichergestellt sein, dass der Maschinenführer jederzeit bestens „im Bilde“ ist und die volle Kontrolle über die Maschine und die Anlage hat. Neben hoher Stabilität fordern Maschinenbauer zudem flexible Lösungen, mit denen sich bei reduzierter Variantenanzahl vielfältige Maschinentypen ausstatten lassen.

Darüber hinaus gilt es, die Montage-Effizienz im Blick zu haben; denn oftmals stellt sich bei Anlagenbauern und -betreibern die Verkabelung von Tragarmsystemen und Bediengehäusen als problematisch heraus – insbesondere bei Service und Nachrüstung. Gerade bei Tragarmsystemen, die mit abgestufter Tragkraft verfügbar sind, geht es dabei um ein durchdachtes Kabelmanagement und den sicheren Schutz der installierten Leitungen für Steuer- und Bildsignale sowie die Spannungsversorgung. Und auch schief hängende Bedienpanels müssen sich durch nachträgliche Justage des Tragarms innerhalb kürzester Zeit neu ausrichten lassen.

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Praxisbeispiel Kernschieß­maschine

Welche Kriterien im Detail in der Praxis entscheidend sind, zeigt eine Anwendung bei Laempe & Mössner. Das 300 Mitarbeiter zählende Unternehmen ist spezialisiert auf sogenannte Kernschießmaschinen. Auf ihnen werden aus Sand und Bindemittel Kerne hergestellt, um Gussteile mit Hohlräumen im Sandformverfahren herstellen zu können. Die Kerne werden hierzu an der Stelle in der Gussform platziert, an der später der Hohlraum entstehen soll. Der Begriff „Schießen“ resultiert aus der Funktionsweise der Maschinen, in denen Druckluft den vorbereiteten Sand mit hohem Druck in Bruchteilen einer Sekunde in die Form einbringt.

Die Kernschießmaschinen von Laempe & Mössner gibt es in verschiedenen Typenreihen, die sich in dem maximal „verschießbaren“ Sandvolumen und in den Aufnahmemöglichkeiten verschiedenster Werkzeuge für die zu produzierenden Kerne unterscheiden. Auf den größten Maschinen sind Kerne bis zu einem Volumen von 400 Litern herstellbar.

Andre Klavehn, bei Laempe & Mössner zuständig für die Elektrotechnik in den Maschinen: "Wir setzen den Trag­armbaukasten von Rittal ein, weil wir mit einem System alle unsere Bedienkonzepte realisieren können."

© Rittal

Trotz dieser Typen-Variabilität ist die Steuerungsarchitektur bei allen Maschinen ähnlich. Eine SPS steuert alle Abläufe innerhalb der Maschine, während ein Panel-PC mit Touch-Bedienung an der Mensch-Maschinen-Schnittstelle zum Einsatz kommt. Hier kann der Bediener alle notwendigen Eingaben vornehmen. Gleichzeitig wird der aktuelle Zustand der Maschine grafisch dargestellt. Neben dem Panel-PC sind einige zusätzliche Bedienelemente wie Not-Halt-Schalter, Signalleuchten, Ventile sowie Druckanzeigen notwendig. Sämtliche Komponenten finden in einem Bediengehäuse aus der Serie Comfort Panel von Rittal Platz.

„Als wir das Steuerungs- und Bedienkonzept der aktuellen Maschinengeneration geplant haben, wollten wir sämtliche Maschinentypen mit möglichst wenig Varianten bei den Bediengehäusen realisieren“, erinnert sich Andre Klavehn, der bei Laempe & Mössner für die Elektrotechnik der Maschinen zuständig ist. Das Gehäuse ist in drei logische Einheiten aufgeteilt: In der Mitte ist der Panel-PC montiert, im unteren Drittel sind Schalter, Leuchten und andere Bedien- und Anzeigegeräte angeordnet. Am oberen Ende befinden sich Druck- und Vakuumanzeigen sowie Ventile zur Bedienung des Pneumatik- und Vakuumsystems.

Durch diese logische Gliederung und eine großzügige Auslegung des Gehäuses lässt sich eine gewisse Standardisierung des Bediengehäuses realisieren. „Dies“, so Klavehn weiter, „bietet uns sowohl Vorteile beim Einkauf, wo wir jeweils in einer für uns recht großen Losgröße bestellen können, als auch in der Konstruktion und Elektroplanung.“

Über zwei leicht zugängliche Schrauben ist der Tragarm auch nach der Montage einfach justierbar.

© Rittal

Auch bei der Frontplatte des Gehäuses haben sich die Entwickler bei Laempe & Mössner eine intelligente Lösung einfallen lassen: Die mittlere Frontplatte erhält standardmäßig den Ausschnitt für einen 12-Zoll-Panel-PC, der bei den meisten Maschinen zum Einsatz kommt. Wünscht ein Kunde einen anderen Panel-PC, so stehen Reserve-Frontplatten zur Verfügung, die sich auf einer CNC-Maschine schnell mit dem passenden Ausschnitt versehen lassen. Die obere und untere Frontplatte ist ebenfalls als Standardteil vorhanden. Hier sind in einem Raster alle möglichen Ausbrüche für Bedien- und Anzeige-Elemente bereits vorgesehen. Auf die eigentliche Frontplatte wird dann eine zusätzliche dünne Frontplatte aus Kunststoff geklebt, auf die auch die Beschriftung aufgedruckt wird. In dieser sind dann nur die Ausbrüche vorhanden, die bei der aktuellen Maschine tatsächlich erforderlich sind. Durch diesen Aufbau lassen sich auch nachträglich noch Schalter oder andere Bedienelemente einfach einbauen. „Dies ist sogar während der Inbetriebnahme beim Kunden in der Gießerei noch problemlos möglich“, erklärt Klavehn.

Die Vorzüge des Tragarmsystems

Am Winkelstück des Tragarms lässt sich problemlos eine Signalleuchte integrieren, ohne dass zusätzliche Arbeitsschritte wie Bohren oder Fräsen notwendig sind.

© Rittal

Um das Bediengehäuse an der Maschine zu befestigen, setzt Laempe & Mössner das ebenfalls von Rittal stammende Tragarmsystem CP 120 ein. Die Lösung ist Teil des neuen Tragarm-Systembaukastens des Herstellers, der für die Belastungsstufen von 60, 120 oder 180 kg – jeweils bezogen auf eine Tragarmlänge von einem Meter – über ein durchgängiges Design verfügt.

Neben der hohen Stabilität bieten die konstruktiven Details des Tragarmsystems dem Maschinenbauer einige Vorteile. So sind die Winkelstücke, die den horizontalen mit dem vertikalen Teil des Tragarmes verbinden, mit einer integrierten Halterung für Signalleuchten verfügbar. „Früher hatten wir diese Signalleuchten teilweise direkt auf der Maschine montiert“, erinnert sich Klavehn: „Die Position am Winkelstück des Tragarms ist aber deutlich besser geeignet, da der Maschinenbediener sie dort praktisch aus jeder Position sehen kann.“ An den integrierten Halter lassen sich die standardmäßig verwendeten Signalleuchten im Handumdrehen einbauen, ohne dass zusätzliche Arbeitsschritte wie Bohren oder Fräsen notwendig wären.

Im Tragarm finden sämtliche Leitungen inklusive der Pneumatikleitungen bequem Platz.

© Rittal

Die drei verschiedenen Größen des Tragarmsystems sind zueinander kompatibel und durch Systemadapter miteinander kombinierbar. Bei der Installation und der Inbetriebnahme einer Maschine vor Ort zeigen sich weitere Vorteile: So lässt sich der bereits montierte Tragarm sehr einfach justieren. Der Anwender entfernt hierzu eine Abdeckkappe am Wand-/Aufsatz-Gelenk oder am Winkelstück zwischen den Tragarm-Elementen und erreicht so die beiden Justierschrauben. Der Drehwinkel des Tragarms ist ebenso einfach mit einer zusätzlichen Schraube am Drehkranz begrenzbar. „Dies ist notwendig“, sagt Klavehn, „um beispielsweise zu verhindern, dass das Bedien­gehäuse bis in den durch Lichtvorhänge geschützten Gefahrenbereich geschwenkt werden kann.“

Last but not least bieten die Tragprofile des Systems ausreichend Platz für die notwendigen Leitungen. „Die Anzahl der Leitungen zwischen Maschine und Bediengehäuse hat durch den Einsatz von Bussystemen zwar abgenommen“, so Klavehn, „doch bei uns müssen zusätzlich einige Pneumatikleitungen mit in den Traarm passen.“ Selbst wenn bei der Inbetriebnahme oder bei einer Erweiterung der Maschine einmal eine zusätzliche Leitung nötig ist, stellt dies kein Problem dar. Denn auch nach der Montage ist der Tragarm an mehreren Stellen leicht zugänglich, sodass zusätzliche Leitungen eingezogen werden können. Aufgrund der positiven Erfahrungen rüstet Laempe & Mössner inzwischen praktisch alle Maschinen mit den Bediengehäusen und den Tragarmen aus dem Systembaukasten von Rittal aus.

Der Anwender Laempe & Mössner

Laempe & Mössner wurde 1980 in Schopfheim im Schwarzwald gegründet. Heute sind etwa 300 Mitarbeiter bei dem Unternehmen beschäftigt, dessen Produktionsstätte sich in Barleben in der Nähe von Magdeburg befindet. Neben den Kernschießmaschinen bietet der Mittelständler inzwischen ein umfassendes Portfolio, das Begasungsgeräte, Sandmischer, Sandaufbereitungsanlagen, Kernnachbehandlungs- und Automatisierungslösungen sowie Vernetzung und intelligente Steuerung für die gesamte Kernmacherei beinhaltet.

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