Sicherheits-Schaltsysteme für Verpackungsmaschinen

Hochproduktiv und zugleich sicher Sicherheitszuhaltungen an Schutztüren von Verpackungsmaschinen erhöhen nicht nur die Arbeits-, son-dern auch die Prozesssicherheit. Die Baureihen von Schmersal stellen sicher, dass Schutzeinrichtungen im Zusammenwirken mit der Steuerungstechnik, z. B. Zeitgliedern, so lange nicht geöffnet werden können, bis gefahrbringende Zustände beendet sind. Darüber hinaus sichern sie Produktionsprozesse vor unzuläs-sigen Eingriffen. Eine Version verzichtet sogar völlig auf eine mechanische Verriegelung und arbeitet mit berührungslosen Wirkprinzipien. Welche Vorteile dies bringt, lesen Sie im folgenden Beitrag.

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Sicherheitszuhaltungen verhin-dern, dass z. B. seitlich verschieb-bare oder drehbare Schutzein-richtungen wie Türen geöffnet werden können, bis gefahrbrin-gende Bewegungen beendet sind.

ne mitbestimmt, gilt auch für Ver-packungsmaschinen.

Wichtiges Ziel: Die Schutztür bleibt geschlossen Unterbrechungen des Verpackungspro-zesses sollten möglichst unterbunden werden. Auf die Sicherheitstechnik bezo-gen bedeutet das: Der Konstrukteur ist gut beraten, auf Sicherheitsschalter oder Sicherheitssensoren zu verzichten, die durch das Öffnen einer Schutztür das so-fortige Stoppen gefahrbringender Bewe-gungen veranlassen. Statt dessen sollten Sicherheitszuhaltungen zum Einsatz kommen, die die Schutztür so lange ge-schlossen halten, wie der Verpackungs-prozess in Gang ist. So verhindert man Betriebsunterbrechungen. Für diese Aufgabe stehen Baureihen zur Verfügung, die sich komfortabel in die Umgebungskonstruktion integrieren und anschließen lassen. Beim AZM 200 von Schmersal sind Türgriff, Stellungs-überwachung der Schutztür und Zuhal-tung in eine formschöne, ergonomisch zu bedienende Einheit integriert. Zu den Ei-genschaften dieser Sicherheitszuhaltung gehört auch, dass mehrere AZM 200 in Reihe geschaltet sind und – ohne Ein-bußen beim Sicherheitsniveau – von ei-nem einzigen Sicherheitsbaustein über-wacht werden können: Das spart Kosten und Platz im Schaltschrank. Zudem erlaubt die neue Sensorik einen besonders großen Schutztürversatz. Das erhöht die Verfügbarkeit von Ver-packungsmaschinen, denn gerade in die-sem Anwendungsbereich neigen die Schutztüren aufgrund der Vibrationen zum ‘Setzen’, und wenn die Verriegelung nicht mehr sauber in die Zuhaltung ein-geführt werden kann, startet die Maschi-ne nicht mehr. Beim AZM 200 wird dieser Effekt wesentlich verzögert, weil er bis zu ±5 mm Schutztürversatz toleriert. �

� AUTOR

Dipl.-Ing. Uwe Wiemer ist Vertriebs- leiter Export bei K.A.Schmersal in Wuppertal.

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� Unter dem Aspekt der Maschinensi-cherheit sind bei Verpackungsmaschinen zwei Besonderheiten zu beachten. Die erste: Die Maschinen führen mit hoher Geschwindigkeit Prozesse wie das Auf-richten von Faltschachteln durch. Dabei kommt es vergleichsweise häufig zu Stö-rungen, die natürlich nicht auf mangeln-de Qualität der Automatisierungstechnik zurückzuführen sind, sondern darauf, dass das Handling des oftmals filigranen Verpackungsmaterials mit hoher Ge-schwindigkeit erfolgt. Die zweite Beson-derheit: Aufgrund der sehr hohen Pro-duktivität und Durchsatzgeschwindig-keit hat eine Unterbrechung des Maschi-nenbetriebs unangenehme Folgen; vor einem Wiederanlauf sind dann unter Umständen ausgiebige ‘Aufräumarbei-ten’ nötig. Diese Aspekte haben nicht unbedingt di-rekt mit der Maschinensicherheit zu tun – aber der Konstrukteur sollte sie beden-ken, wenn er Sicherheits-Schaltsysteme für Verpackungsmaschinen auswählt. Denn der Grundsatz, dass man durch die Wahl der Sicherheits-Schaltgeräte auch die Produktivität der jeweiligen Maschi-

� KOMPAKT

Die Sicherheitszuhaltung AZM 200 integriert Türgriff, Stellungsüber-wachung der Schutztür und Zuhal-tung, die in Reihe geschaltet (bis zu 31 Stück) von einem einzigen Sicher-heitsbaustein überwacht werden kön-nen. Die Zuhaltung MZM 100 arbeitet nach einem berührungslosen Wirk-prinzip. Ein Elektromagnet erzeugt ei-ne Zuhaltekraft von 500 N. Die Sensor-Technik erlaubt einen Versatz von Be-tätiger und Zuhaltung von ± 5 mm. Für die effiziente Auswertung von Diag-nose-Informationen steht ein Diagno-se-Gateway auf Profibus-Basis zur Verfügung. Die Systeme sind geeignet für SIL 3-Anwendungen gemäß IEC 61508.

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die glatten Oberflächen von Zuhaltung sowie Betätiger sind gut zu reinigen. Das prädestiniert sie für Einsätze beim Abfül-len oder Verpacken von hygiene-sensi-blen Gütern wie Lebensmittel. Somit kann der Schalter ebenso in verschmut-zungsintensiver Umgebung arbeiten und dort dazu beitragen, dass Ver-packungsprozesse unterbrechungsfrei ablaufen. Auf diese Weise wird die Pro-zesssicherheit, die Maschinenverfügbar-keit sowie die Qualität von Verpackungs-prozessen verbessert. Ein weiterer Vorteil ist die Möglichkeit der Reihenschaltung sowohl mehrerer Zuhaltungen als auch anderer Sicher-heits-Schaltgeräte der CSS-Familie (z. B. dem Sicherheitsschalter AZ 200 und dem Sicherheitssensor CSS 34) in Kombination mit dem MZM 100: So kann man mehrere Schutztüren mit einem einzigen Sicher-heitsbaustein überwachen. Schutztür-versatz wird frühzeitig erkannt und über die Diagnose-Funktionen angezeigt. Die Schutztürüberwachung schaltet die Ma-schine nicht sofort ab, sondern der An-wender hat die Möglichkeit, die Tür zu justieren, bevor die Maschine zum Still-stand kommt. Mit dem MZM 100 lassen sich auch hohe Sicherheitsrisiken abdecken, denn er kann bis zur Steuerungskategorie 4 nach EN 954-1 bzw. SIL 3 nach IEC 61508 einge-setzt werden. Das magnetische Zuhalt-prinzip ist normenkonform und ent-spricht u. a. der EN 60947-5-1. Aufgrund des innovativen Wirkprinzips mussten

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Vor allem bei größeren Verpackungs-maschinen bringt der Einsatz von kabel-losen Zustimmtastern, die über eine sicherheitsgerichtete Funkstrecke kom-munizieren, erhebliche Vorteile.

‘Klapperfreie’ Zuhaltung für Verpackungsmaschinen Die Vibrationen, die bei vielen Ver-packungsmaschinen und -straßen unver-meidlich sind, haben noch einen zweiten unangenehmen Nebeneffekt: Sie ver-ursachen Lärm, weil sich die Tür aufgrund des Spiels zwischen Betätiger und Zuhal-tung bewegen kann – mit der Folge, dass es klappert. Der neue MZM 100 verzichtet ganz auf eine formschlüssige mecha-nische Verriegelung. Statt dessen wird über einen Elektromagneten eine Zuhal-tekraft von mindestens 500 N erzeugt. Die Zuhaltung wirkt also kraftschlüssig und die Verknüpfung aus dem Signal des Elektromagneten mit dem Signal des Tür-sensors erzeugt das Freigabesignal. Die Stellungsabfrage der Schutztür über-nimmt – genau wie beim AZM 200 – ein integrierter Sensor, der nach dem von Schmersal patentierten Puls-Echo-Ver-fahren arbeitet. Da es bei diesem Wirkprinzip keine be-weglichen Teile gibt, kann kein mecha-nischer Verschleiß auftreten. Die Spiel-freiheit von Verriegelung und Betätiger hat zur Folge, dass auch bei stark vibrie-renden Maschinen keine störenden Klap-pergeräusche mehr auftreten. Zudem ist auch diese Zuhaltung sehr tolerant ge-genüber Schutztürversatz.

Geeignet für stark verschmutzte Bereiche Die magnetische Zuhaltung bietet keine Angriffsfläche für Verschmutzungen und

Schlüsselschalter mit integriertem RFID-Lesegerät erlauben eine einfache Zuwei-sung der Berechtigung zu Sonder-betriebsarten.

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www.iee-online.de � Link zu den technischen Daten AZM200 � Link zu den technischen Daten MZM100 � Link zu Schmersal � Link zu Elan

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Bei der Sicherheitszuhaltung sind Tür-griff, Stellungsüberwachung der Schutz-tür und Zuhaltung in eine formschöne, ergonomisch zu bedienende Einheit integriert.

Der MZM 100 wurde als ‘klapperfreie’ Sicherheitszuhaltung für den Einsatz an Verpackungsmaschinen entwickelt. Er arbeitet berührungslos und kraftschlüs-sig über einen Elektromagneten.

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die Prüfer der BGIA bei der Vorbereitung der Baumusterprüfbescheinigung neue Wege gehen und sich davon überzeugen, dass trotz des Fehlens einer formschlüs-sigen Verriegelung ein hohes Sicherheits-niveau erreicht wird.

Kommunikation über Funk Für die Störungsbeseitigung kann es hilf-reich sein, spezielle Betriebsarten vor-zusehen, die einen Betrieb bei geöffneter Schutztür und verlangsamter Geschwin-digkeit erlauben. Das erleichtert dem Per-sonal auch im Einrichtbetrieb oder bei Formatwechseln die Arbeit. Bei größeren Maschinen bringt in diesen Fällen der Einsatz von kabellosen Zustimmtastern Vorteile, die über eine sicherheitsgerich-tete Funkstrecke kommunizieren. Eine weitere Entwicklung in diesem Bereich der Maschinensicherheit sind Schlüssel-schalter mit integriertem RFID-Lesege-rät. Sie erlauben eine einfache Zuwei-sung der Berechtigung zu Sonder-betriebsarten, denn jeder Schlüssel ist mit einer individuellen RFID-Codierung versehen.

Am besten integriert Die hier vorgestellten Neuheiten bei Si-cherheits-Schaltgeräten zeigen, dass die erweiterten Funktionen dieser Geräte nicht nur die Sicherheit betreffen. Die Er-gonomie und die Produktivität der Ma-schine sind gleichrangige Ziele der Ent-wickler. Schutzeinrichtungen müssen rei-bungslos in die Arbeitsabläufe integrier-bar sein. Denn nur so lässt sich ein hohes Sicherheitsniveau bei hoher Produktivi-tät erreichen. Wenn dieses Ziel erreicht wird, ist auch das (nicht zu unterschät-zende) Risiko einer Manipulation der Schutzeinrichtung am geringsten: Bei einer Schutzeinrichtung, die die Arbeits-abläufe nicht beeinträchtigt, wird der Bediener überhaupt keinen Grund zur Manipulation sehen.