Sicheres Plus an Flexibilität

Exklusiv in KEM Der Autor Timo Lurf leitet das technische Büro Reutlingen der Pilz GmbH & Co. KG, Ostfildern

Erst ein hoher Automatisierungsgrad macht Volleinschweißmaschinen flexibel und erlaubt hohe Geschwindigkeiten mit über 100 Takten in der Minute. Einer der führenden Hersteller solcher Maschinen ist die BVM Brunner GmbH & Co. KG. Sie produziert unter anderem seit 1985 Volleinschweißautomaten, die Bücher, CDs, Pralinenschachteln und viele andere Konsumgüter vor allem auch wirtschaftlich verpacken. Insgesamt verlassen rund 160 Maschinen pro Jahr die Produktionshallen im schwäbischen Reutlingen. Bis zu 9000 Folienverpackungen in der Stunde können die Automaten der „Compacta“-Serie von BVM Brunner produzieren.

Um manuell in den Produktionsprozess eingreifen und die Maschine bestücken zu können, kann bei diesen Maschinen anstelle des Zuführbands auch eine Pusher-Einheit verwendet werden. Die Pusher-Einheit kommt hauptsächlich für runde Produkte wie Becherdeckel oder Klebebandrollen zum Einsatz und wird auf dem Einlaufband der Maschine montiert.

Für den notwendigen Schutz des Werkers müssen mögliche Gefahrenstellen zunächst identifiziert und entsprechend abgesichert werden. Um den gesetzlichen Anforderungen der EN ISO 13849-1 unter der Maschinenrichtlinie zu genügen, griff BVM Brunner auf das Know-how von Pilz zurück. Der Lösungsanbieter für sichere Automation aus Ostfildern führte zunächst eine Risikobeurteilung nach EN ISO 14121 durch. Das Ergebnis einer solchen Risikobeurteilung ist Grundlage bei der Entwicklung des Sicherheitskonzeptes und der Erstellung des Sicherheitsdesigns, inklusive der Auswahl geeigneter Komponenten und Schutzeinrichtungen.

Da mechanische Schutzeinrichtungen, wie Türen und Hauben, Arbeitsabläufe beeinträchtigen können, empfahl Pilz die Verwendung von berührungslos wirkenden Schutzeinrichtungen. Anstelle einer Schutztür, die vom Bediener bei jedem Einlegen der Produkte in die Pusher-Einheit geöffnet und wieder geschlossen werden müsste, bieten die optoelektronischen Schutzeinrichtungen PSEN opt eine sichere und zugleich effiziente Möglichkeit für den Zugang zur Maschine. Mit den PSEN opt-Lichtschranken, -gittern und -vorhängen erhält der Bediener freie Sicht auf den Prozess, und wenn sich die Maschine in einem sicheren Zustand befindet, auch freien Zugang. Für den Schutz des Bedieners an der Pusher-Einheit kommt ein Lichtvorhang PSEN opt zum Einsatz. Die notwendigen Schutzfelder und Detektionsvermögen, zur sicheren Erkennung von Objekten mit bestimmter Größe, lassen sich prozessabhängig einrichten. PSEN opt-Lichtgitter Typ 4 werden in sicherheitsrelevanten Anwendungen, zugelassen nach EN/IEC 61496-1/-2, eingesetzt. Das in der Risikoanalyse ermittelte Schutzniveau PL e nach EN ISO 13849-1 wird damit sicher erfüllt.

Bei der Materialzuführung bieten verschiedene Funktionen des Lichtvorhangs, wie Muting, Blanking und Kaskadierung die Möglichkeit, für jeden Produktionsprozess individuell die optimale Lösung zu finden. Muting meint das sichere, automatische und vorübergehende Überbrücken einer berührungslos wirkenden Schutzeinrichtung, um zum Beispiel Material in bzw. aus einem Gefahrenbereich zu transportieren. Durch das Muting, also die kurzfristige Überbrückung von Sicherheitsfunktionen, kann die Unterscheidung zwischen Mensch und Material stattfinden. Blanking sorgt für das partielle Ausblenden einzelner Lichtgitter-Strahlen. Der Durchlauf des Materials, das aktuell bearbeitet wird, löst die Schutzfunktion dann nicht aus. Über diesen deaktivierten Teil des Schutzfeldes dürfen aber keinesfalls Personen unerkannt in den Gefahrenbereich gelangen. Effektiven Übergreif- und Hintertretschutz für den Bediener gewährleistet deswegen die Kaskadier-Funktion.

Die Komplettlösung für die Sicherheitstechnik beinhaltet bei BVM Brunner Sensoren wie beispielsweise optoelektronische Schutzeinrichtungen PSEN opt sowie magnetische Sicherheitsschalter PSEN mag mit dem konfigurierbaren Sicherheitsschaltgerät „PNOZ multi Mini“. Dabei überwacht PNOZ multi Mini die Station, das heißt die Lichtvorhänge PSEN opt, sowie den Not-Halt- Taster. Das Basisgerät PNOZ mm 0.1p ist für die Auswertung mehrerer Sicherheitsfunktionen konzipiert und arbeitet unabhängig von der eingesetzten Betriebs- oder Standardsteuerung. Die Basisgeräte sind in der Lage, bis zu 8 der 20 Eingänge sowie die vier Testtakte in Standardausgänge umzukonfigurieren. Mit diesen konfigurierbaren Kontakten ist die Kommunikation einzelner Informationen zu einer Betriebs- oder Standardsteuerung direkt über das sicherheitsgerichtete Auswertegerät möglich, ohne dass der Anwender in eine Feldbus- oder Ethernet-Schnittstelle investieren muss. Weil es den Anwender nicht in der Auswahl weiterer Automatisierungskomponenten einschränkt, kann das PNOZ multi Mini als weltweiter Sicherheitsstandard für alle Maschinentypen eingesetzt werden. Die Sicherheitsschaltung wird beim PNOZ multi Mini mit einem intuitiv bedienbaren Konfigurationstool am PC erstellt. Dies spart Zeit und auch Kosten einer aufwändigen Verdrahtung.

Trotz hohem Automatisierungsgrad sind manuelle Eingriffe an Verpackungsmaschinen nach wie vor notwendig, beispielsweise beim Bestücken oder Rüsten der Maschine sowie im Störfall. Die Herausforderung bei der Sicherung solcher Prozesse besteht darin, bei höchstmöglicher Sicherheit für den Bediener die Produktion nicht unnötig zu behindern. Berührungslos wirkende Schutzeinrichtungen wie PSEN opt ermöglichen durch ein barrierefreies Konzept höhere Produktivität bei einem gleichzeitig gesicherten Zugang zum Arbeitsprozess.

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