Eine Publikation der Binkert Medien AG
Manipulationssicheres Schutztürsystem und konfigurierbares Steuersystem für sicheres Handling : Ausgabe 06/2015, 09.06.2015

Effiziente und sichere Stossdämpferprüfanlagen

Wie gut ein Fahrzeug auf der Strasse liegt, ist nicht zuletzt eine Frage der Federung und Schwingungs­dämpfung. Stossdämpfer sorgen für Fahrkomfort und tragen mitunter ganz wesentlich zum Image einer Marke bei. Vor ihrer Serienproduktion werden die Schwingungsabsorber vielfältigen Tests unterzogen. Die SAR Gröpler GmbH hat sich auf die Entwicklung und den Bau leistungsfähiger Stossdämpfer­prüf- und -simulationsanlagen spezialisiert.

Stossdämpfer, vielfach auch Schwingungsdämpfer genannt, dienen dazu, die Schwingungsenergien bewegter Massen aufzufangen und in Wärme umzuwandeln. Im Verbund mit Radaufhängung und Federung entscheiden sie massgeblich darüber, ob der Fahrzeuglenker die Strassenlage als angenehm und sicher empfindet. 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. Dabei verfolgen Automobilhersteller im Detail durchaus unterschiedliche Konzepte und etablieren damit gar ein individuelles Marken- oder Modell-Image. Dank intelligenter Technik können Fahrer höherpreisiger Modelle inzwischen selbst wählen, ob sie eher weich oder hart gefedert unterwegs sein wollen.

Testanlage simuliert die Realität

Die im Kern aus Dämpferrohr, Kolben, Kolbenstange, Dichtungen und Ventilen sowie gummigelagerten Befestigungspunkten bestehenden Ein- oder Zweirohrkolben sind wahre Meister im Umwandeln von Schwingungsenergien. Bevor sie in Serie hergestellt und zigtausendfach in Fahrzeugen verbaut werden, will der Automobilhersteller sichergehen, dass der Schwingungsdämpfer den realen Anforderungen auf viele Jahre gerecht wird. 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, die der Einsatz im rauen Alltag mit sich bringt. Dies beinhaltet unterschiedliche Fahrbahnbeschaffenheiten ebenso wie Temperaturschwankungen sowie den Einsatz in unterschiedlichen Klimazonen.

Kompakte Prüfanlagen inklusive Prozessleittechnik

«Unser Job besteht darin, eine Anlage so zu entwickeln und zu bauen, dass damit die vom Fahrzeughersteller vorgegebenen Leistungsanforderungen effizient und zuverlässig simuliert werden können», fasst Günter Gröpler, Gründer des Unternehmens, die Aufgabenstellung zusammen. SAR Gröpler GmbH mit Sitz im schwäbischen Dettingen/Erms hat sich auf derartige Test- und Prüfanlagen spezialisiert. Erst vor zwei Jahren wurde das expandierende Unternehmen ins neue Gewerbegebiet am Ortsrand verlagert. Das gemeinsam mit den Söhnen geführte, innovative Familienunternehmen ist nicht nur Komplettlösungsanbieter für Prüfanlagen einschliesslich Prozessleittechnik und Messdatenerfassung. Mit über 40 Jahren Branchenerfahrung stellt SAR Gröpler GmbH neben mobilen Prüfanlagen auch Maschinen zur Produktion und Befüllung von Stossdämpfern her. Weitere Schwerpunkte sind die Entwicklung und Produktion von Wasserkraftanlagen sowie das Retrofit von Altanlagen. «Dank unserer Prüfanlagen erhalten die Kunden die Gewissheit, dass der später im Fahrzeug verbaute Stossdämpfertyp den gestellten Anforderungen im Alltag gerecht wird», ergänzt Jan Gröpler, Juniorchef des Unternehmens.

Testanlage erfordert effiziente Sicherheitstechnik

Der kurz vor der Endabnahme stehende Prüfstand für einen namhaften deutschen Automobilhersteller misst rund zwei mal zwei Meter am Boden und etwa drei Meter 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. «Auf der Grundlage dieser Ergebnisse nimmt der Hersteller Korrekturen und Feinabstimmungen beispielsweise an den Ventilen oder Änderungen beim Öldruck vor», erläutert Jan Gröpler.

Manipulationssicheres Schutztürsystem

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», sagt Timo Lurf, Leiter des technischen Büros von Pilz in Reutlingen. 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 daher 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 PSENslock 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.

Flexibel steuern

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 8 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.

Automatisierungstechnik und Sicherheit aus einer Hand


SAR Gröpler GmbH bietet seinen Kunden die Sicherheit, dass die auf ihren Anlagen geprüften Stossdämpfer die geforderten Qualitätsfeatures erfüllen. Mit umfassendem Branchen-Know-how, Kompetenz im Bereich der Risikoanalyse und CE-Zertifizierung sowie einem breiten Portfolio an Sensorik und Steuerungstechnik bietet Pilz als Komplettanbieter für die sichere Automation Kunden wie SAR Gröpler wirtschaftliche und massgeschneiderte Lösungen für Automatisierungs- und Sicher­heitsaufgaben aus einer Hand.

Timo Lurf

Technisches Büro Reutlingen


Info
Pilz Industrieelektronik GmbH
5506 Mägenwil
Tel. 062 889 79 30
Fax 062 889 79 40
info@pilz.ch
www.pilz.ch



Das konfigurierbare Steuerungssystem PNOZmulti 2 von Pilz steuert die Hubbewegungen der Werkzeugmaschine.


Bei SAR Gröpler übernimmt das konfigurierbare Steuerungssystem PNOZmulti 2 von Pilz u.a. die Überwachung der Sensorik und der der Not-Halt-Taster. (Bilder: Pilz GmbH & Co. KG)


Der normgerechte Not-Halt-Taster PITestop von Pilz sorgt für das sichere Abschalten der Werkzeugmaschine in Gefahrensitua­tionen.


Sowohl einzeln als auch in Reihe geschaltet ist das sichere Schutztürsystem PSENslock von Pilz für die Schutztürüberwachung bis PL e geeignet.