Sema Systemtechnik mit Sitz in Hüllhorst bei Bad Oeynhausen stellt seit mehr als 35 Jahren Maschinen und Anlagen für die Halbzeug- und Verpackungsindustrie her. Schwerpunkte sind Maschinen zum Verpacken, Transportieren, Palettieren, Aufrichten und Konfektionieren, insbesondere von primär verpackten Molkereiprodukten.
Im Regelbetrieb fungieren die zur Bearbeitung anstehenden Kartonzuschnitte als beweglich trennende Schutzeinrichtung. Läuft die Materialzufuhr jedoch leer, kann das Bedienpersonal ungehindert in den Kartonaufrichter greifen, was eine erhebliche Gefährdung darstellt. Daher sind an der Zuführöffnung zwei optische Sensoren angebracht. Sind keine Zuschnitte mehr in der Zufuhr, löst die Sicherheitsfunktion unmittelbar den Stopp der gefahrbringenden Bewegung aus. Die TÜV-Süd-zertifizierte Lösung aus konfigurierbarer Sicherheitskleinsteuerung PNOZmulti 2 und speziellen Reflexionslichttastern mit Hintergrundausblendung gewährleisten, dass die Kartonaufrichter von Sema Systemtechnik hohen Sicherheitsstandards entsprechen. Die sichere Lösung macht aufwändige feststehende Schutzeinrichtungen im Zufuhrbereich überflüssig.

Flexible Produktanpassung

Ein Kartonaufrichter wie das Modell 1200 s von Sema Systemtechnik mit oben liegendem Servoantrieb und großflächiger Scheibenverkleidung stellt bis zu 60 Steigen pro Minute her. Die Maschine ist eine formatflexible Anlage mit kurzen Umrüstzeiten. „Im Kern ein Standardprodukt, das wir im Detail an die jeweiligen Kundenwünsche anpassen und als stand-alone oder voll integrierbare Maschine anbieten“, so Thomas Wehrhahn, bei Sema verantwortlich für die Hardwarekonstruktion. Zur Demonstration legt Wehrhahn vorgestanzte Zuschnitte in das Zufuhrmagazin: Die Maschine startet, wenn der Stapel eine Stärke von mindestens 80 Millimetern aufweist. Der vakuumbasierte Abzug zieht die Kartonzuschnitte ein und drückt diese auf die Mitnehmer eines Zahnriemens. Nachfolgend werden die Zuschnitte im Sekundentakt in mehreren Fertigungsschritten gefaltet, beleimt und verschlossen. Über ein Transportband gelangen die aufgerichteten Steigen entweder direkt zur Befüllstation oder zum Weitertransport.
Solange mehrere Kartonzuschnitte die Zufuhröffnung verdecken, kann der Bediener bei laufender Maschine nicht in den Gefahrenbereich greifen. Da manche Zuschnitte kleiner sind als die Öffnung des Kartonaufrichters, verschließt eine konturgenau gefertigte Plexiglasscheibe den nicht vom Zuschnitt abgedeckten Bereich. Diese wird werkzeuglos ausgetauscht und vom manipulationssicheren, codierten Sicherheitsschalter RFID-Sensor PSENcode von Pilz abgefragt.

Integrierte, TÜV-Süd-zertifizierte ­Sicherheitslösung

Im Zuge der Risikoanalyse war klar, dass für den Fall „kein Karton vor der Zufuhröffnung“ eine wirkungsvolle, weder den Bediener noch den Prozess einschränkende Sicherheitslösung gefunden werden muss. Sema entschied sich für eine integrierte, TÜV-Süd-zertifizierte Sicherheitslösung von Pilz. „Wir vertrauen bereits seit mehr als zehn Jahren auf die Produkte von Pilz. Hinzu kommt, dass viele unserer Kunden in ihren Maschinen nichts anderes als Safety- und Security-Lösungen von Pilz sehen wollen“, betont Thomas Wehrhahn.
Vorteil dieser Lösung ist, dass die Sicherheitsfunktion mit den Geräten der PNOZmulti 2-Familie realisiert und somit auch in bestehende Anwendungen implementiert werden kann. Ebenso lassen sich mehrere Kartonagenzuführungen mit nur einem Basisgerät überwachen. Bei der Auslegung müssen lediglich die benötigten Hardware Ein-/Ausgänge berücksichtigt werden. Die Funktionsbausteine für die Auswertung sind im lizenzkostenfreien PNOZmulti Configurator V11.0 und in den Vorgängerversionen enthalten.
An der Materialzufuhr prüfen zwei Reflexionslichttaster permanent, ob Kartonzuschnitte vorhanden sind. Die Sensoren müssen einen Montageabstand von 30 mm bis 100 mm zum Kartonagenstapel aufweisen und erlauben damit eine flexible Positionierung. Sie können seitlich oder wie im vorliegenden Fall praktischerweise oben an der Zufuhröffnung montiert werden und erfassen damit alle auf der Maschine gefahrenen Formate. Damit sind sie beim Einlegen nicht hinderlich. Tasten die Sensoren ins Leere, versetzt die sichere Kleinsteuerung PNOZmulti 2 die gefahrbringende Bewegung der Maschine in den sicheren Halt. Ist der Vorrat an Kartonagen wieder aufgefüllt, kann die Maschine nach dem Quittieren neu starten.

Abgenommene Lösung erspart Kosten

Die Lösung erspart starre Schutzeinrichtungen wie beispielsweise Tunnel. Zudem können die Zuschnitte auch unter ergonomischen Gesichtspunkten von beiden Seiten nachgelegt werden. Um zu vermeiden, dass die Maschine ohne Not in den „Sicheren Halt“ fährt und dabei mitten im Takt stehen bleibt, dient ein am Zufuhrmagazin installierter Lichttaster als Meldestufe: Dieser führt fortwährend Niveauabfragen durch und teilt mit, wenn Kartonzuschnitte nachgelegt werden müssen.
Für kompakte Verpackungsmaschinen wie dem Kartonaufrichter bietet Pilz eine TÜV-Süd-zertifizierte Lösung für PL d bzw. Kat. 3 nach EN ISO 13849-1 oder SIL CL 2 nach EN IEC 62061. Werden die Sensoren in Kombination mit PNOZmulti 2 oder dem modularen Sicherheitsrelais myPNOZ betrieben, können sich die Anwender darauf verlassen, dass mit dieser Lösung sämtliche Sicherheitsanforderungen erfüllt sind.
Neben der Überwachung der Zufuhrmagazinabsicherung wertet PNOZmulti 2 die Signale der Schutztürsysteme PSENslock, die als magnetische Prozesszuhaltungen an Türen und Hauben verbaut sind, sowie jene der installierten Not-Halt Taster aus. Die Klartextmeldungen von PNOZmulti 2 dienen vor allem dazu, mögliche Probleme sofort zu erkennen und Stillstände rasch zu beheben. „In unseren Kartonaufrichtern kommt ausschließlich die konfigurierbare Kleinsteuerung PNOZmulti 2 von Pilz zum Einsatz. Sie muss dort in der Regel mindestens zehn oder mehr Ein- und Ausgänge überwachen. In Verbindung mit der Zufuhrabsicherung bietet PNOZmulti 2 ausreichend Flexibilität für Anpassungen und echten Mehrwert für unsere Kunden“, erläutert Thomas Wehrhahn.

Autor
Sven Jungmann, Vertriebsingenieur