Foto: Demag
Hohe Sicherheitsanforderungen innovativ umgesetzt

In seiner Aluminiumgießerei hat ein Automobilhersteller einen 23 Jahre alten 2 x 63-Tonnen-Demag-Gießereikran an den aktuellen Stand der Technik anpassen lassen. Dabei wurden innovative Sicherheitsfunktionen verwirklicht, beispielweise eine intelligente Traglastvorwahl und -überwachung sowie eine „Black Box“ zur Datenaufzeichnung.

Es gibt Richtlinien und Verordnungen zur Maschinen- und Betriebssicherheit, die viele Industrieunternehmen zum Handeln fordern. Dazu gehört die Betriebssicherheitsverordnung (BetrSichV), mit der in Deutschland die Arbeitsmittelrichtlinie der EU umgesetzt wird. Mit ihr entfiel der Bestandsschutz für vorhandene Maschinen und Anlagen, so dass jedes Unternehmen aufgefordert war zu prüfen, wo Bedarf für sicherheitstechnische Verbesserungen und für die Anpassung der Anlagen an den aktuellen Stand der Technik besteht.


Diese Aufgabe nahmen die Verantwortlichen in der Gießerei der Daimler AG in Mettingen sehr ernst. Die Gießerei fertigt Kurbelgehäuse aus Alu-Druckguss für Vier- und Sechszylindermotoren, die in der Motorenfertigung an den drei Standorten Stuttgart-Untertürkheim, Kölleda und Decherd (USA) weiterverarbeitet werden.

 

Sicherheitstechnische Umrüstung


Handlungsbedarf wurde an einem Demag-Prozesskran in Halle 4/7 am Standort Mettingen identifiziert. Dieser stammt aus dem Jahr 1993 und wird sowohl beim Werkzeugwechsel als auch für den Austausch von Maschinenteilen eingesetzt. Seinerzeit war die Krananlage auf einem technisch hohen Stand; die beiden Hubwerke, ausgeführt als offene Windwerke (MPW), wurden bislang im kontrollierten Gleichlauf betrieben. Sie sind für eine Tragfähigkeit von 63 Tonnen ausgelegt. Oft aber heben sie auch kleinere Maschinenteile mit einem Gewicht ab 500 Kilogramm.


Im Rahmen einer ersten Inspektion stellte der Demag-Service fest, dass sich die mechanischen Komponenten in einem guten Zustand befanden. Auch die Windwerke zeigten keine offensichtlichen Verschleißerscheinungen, lediglich der Lasthaken wies erhöhten Verschleiß auf. Um die Krananlage auf den aktuellen Stand der Technik zu bringen, konzentrierte man sich auf die Steuerung und die Antriebstechnik.


Eine normenkonforme Gefährdungsbeurteilung ergab, dass die Kransteuerung nach den Anforderungen von Performance Level d gemäß EN 13849 ausgeführt sein muss. Diese Anforderung war mit der vorhandenen Gleichstromtechnik nicht zu erfüllen, so dass der Einsatz einer neuen Steuerung auf der Agenda stand. Michael Stadel, Meister Instandhaltung Aufzüge/Krane bei der Daimler AG in Mettingen: „Die Modernisierung der Kranelektrik einschließlich der Antriebe war auch deshalb sinnvoll, weil die Ersatzteilversorgung für Antriebe und Steuerung zunehmend schwieriger wurde.“


Bei der Modernisierung wurden unter anderem alle Antriebe erneuert. Gesteuert werden sie über Frequenzumrichter mit „Safe Torque Off“-Funktion (STO). Die neuen Antriebe bieten nicht nur eine deutlich höhere Genauigkeit, dank der Funktion des elektrischen Bremsens schaffen sie auch die Voraussetzungen für geringeren mechanischen Verschleiß.

 

Sicherheitsfunktion: Traglastvorwahl


Im Zuge dieses Retrofitprogramms entschied sich der Anlagenbetreiber gemeinsam mit den Demag-Umrüstungsspezialisten, erstmals eine innovative Sicherheitsfunktion zu verwirklichen: die intelligente Traglastvorwahl. Den Anlass erläutert Luca Maniglia, Rüstmeister Druckguss der Gießerei: „Da die Hubwerke des Krans auf 63 Tonnen Maximallast ausgelegt sind, haben wir beim Heben von kleinen Lasten in Verbindung mit unvorsichtiger Krannutzung ein sicherheitstechnisches Restrisiko identifiziert: Die Lastaufnahmemittel könnten reißen, weil sie für kleine Lasten und Kräfte ausgelegt sind. Das hätte im schlimmsten Fall zum Absturz der Last oder der Lastaufnahmeeinrichtung geführt. Dieses theoretische Risiko wollten wir für die Zukunft vermeiden.“


Realisiert wurde dieses Ziel mit einer intelligenten Traglastvorwahl beziehungsweise  -begrenzung in vier Stufen. Beim Einschalten der Krananlage ist mit drei Tonnen Tragfähigkeit die niedrigste der vier Stufen voreingestellt. Über die Funkfernbedienung wählt der Bediener stufenweise einen von drei weiteren möglichen Lastbereichen vor: 3, 5, 20 und 63 Tonnen. Dazu müssen zwei Tasten an der Funkfernsteuerung gleichzeitig bedient werden. Die Steuerung passt dann den Regelbereich der Antriebsfunktionen entsprechend an und arbeitet zum Beispiel bei drei Tonnen Traglast mit deutlich verringerten Drehmomenten. Die vorgewählte Traglast wird zentral über Signallampen angezeigt, deren Funktion wiederum durch die Steuerungstechnik überwacht wird. Zudem erscheinen die Traglastvorwahl sowie die tatsächlich gehobene Last in zwei Displayfenstern der Funkfernsteuerung. Die aktuelle Last wird zudem auf einer großen Anzeige am Kranfahrwerk dargestellt, die in Verbindung mit der neuesten Überlastsicherungs-Generation installiert wurde.

 

Seilüberlauf-Erkennung


Als eine weitere zusätzliche Sicherheitsfunktion wurde eine Seilüberlauf-Erkennung bei den offenen MPW-Windwerken installiert. Luca Maniglia: „Aufgrund von Schrägzug könnte es bei unsachgemäßer Bedienung zu Unfällen kommen. Das kann nun nicht mehr passieren.“ Die Seilüberlauf-Erkennung detektiert mit Hilfe einer Schaltwippe Unregelmäßigkeiten bei der Seilaufwicklung und unterbricht dann die Hubbewegung. In diesem Fall ist nur noch ein Absenken des Lasthakens möglich, so dass der Anwender einfach das Seil ablassen und neu aufwickeln kann.

 

Sicher auf Distanz


Um den hohen Sicherheitsanforderungen auch bei der Kran-Distanzierung zu entsprechen, entschieden sich die Projektbeteiligten für eine redundante Ausführung. Für Kran- und Katzfahrt wurde zunächst Lasertechnik installiert, deren Einsatz aber aufgrund von Vibrationen der Kranbahnen sowie durch prozessbedingt auftretenden Wasserdampf zu punktuellen Einschränkungen führen kann. Deshalb wurden die Antriebe zusätzlich mit Istwert-Gebern versehen und Kreuzrollenendschalter für die Kranabschaltung eingebaut.

 

Dokumentation „Black Box“


Die neueste Generation von Steuerungstechnik, mit einer Simatic S7-SPS als Basis, schafft auch die Voraussetzung dafür, eine Vielzahl von Betriebsdaten zu visualisieren und aufzuzeichnen. Dazu werden alle sicherheitsrelevanten Daten, vergleichbar mit einem Flugschreiber, in einer „Black Box“ gespeichert. Dort können sie bei Bedarf vom Demag-Serviceteam und in Zukunft auch vom eigenen Servicepersonal des Anlagenbetreibers ausgelesen werden.


Die Speicherung von Steuerungsbefehlen und Sensorwerten umfasst:

Funksteuerung

- Fahr- und Hubbefehle
- Signale zur Traglastumschaltung

SPS

- Berechnete Sollgeschwindigkeit
- Gemessene Ist-Geschwindigkeit
- Vorgewählte Last der Hubwerke


Zusätzlich werden diese Betriebsdaten und Fehlermeldungen über ein auf der Kranbrücke installiertes Touch Panel angezeigt.


Die gesamte Steuerungstechnik einschließlich der neu installierten Sicherheitseinrichtungen wie intelligente Traglastvorwahl und der Anlagendokumentation wurden von der Berufsgenossenschaft geprüft und genehmigt.

 

Solide Substanz


Die Installation eines komplett neuen Gießereikrans hätte hier theoretisch auch eine Option sein können, schließlich ist die vorhandene Anlage immerhin 23 Jahre alt. In der Praxis stand ein neuer Kran aber nie ernsthaft zur Diskussion. Jan Jungjohann, Teamleiter Serviceleistungen bei der Daimler AG: „Gemeinsam mit dem Demag-Service haben wir den Kran im Vorfeld eingehend untersucht und dabei festgestellt, dass sich die mechanischen Komponenten wie Windwerke, Getriebe und Laufräder noch in einem guten Zustand befinden. Zudem reicht die rechnerische Restlebensdauer noch für 52 Jahre Kranbetrieb.“ Dann wäre der Kran 75 Jahre alt und hätte sicherlich einige weitere Modernisierungen erfahren.


So wurde bei den mechanisch beanspruchten Teilen lediglich die Lastaufnahme gegen eine 4-rollige Unterflasche in Tandemausführung ausgetauscht.

 

Folgeprojekte zeigen Zufriedenheit


Sind die Projektverantwortlichen und, ebenso wichtig, die Anwender des Krans in der Alu-Druckgießerei der Daimler AG zufrieden mit dem sicherheitstechnisch ertüchtigten Kran? Diese Frage wird schon durch die Tatsache beantwortet, dass das Werk Mettingen kürzlich den Umbau von drei weiteren 2 x 63-Tonnen-Kranen nach dem gleichen Muster in Auftrag gab. Welches neue Feature bei den Gießern am besten ankommt, weiß Luca Maniglia: „Die Traglastbegrenzung ist eine wirklich sinnvolle Funktion, die großen Zuspruch beim Personal findet.“

www.demagcranes.de

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Beitrag aus dhf 11.2016

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