Bei Verpackungsprozessen sind oft verkettete Maschinen im Einsatz. Umso wichtiger ist die Verfügbarkeit der einzelnen Anlagen. Dazu kann die Maschinensicherheit einen Beitrag leisten.

Bei Verpackungsprozessen sind oft verkettete Maschinen im Einsatz. Umso wichtiger ist die Verfügbarkeit der einzelnen Anlagen. Dazu kann die Maschinensicherheit einen Beitrag leisten. (Bild: Schmersal)

Was ist bei der Konstruktion einer sicheren Verpackungsmaschine zu beachten? Prinzipiell gelten natürlich die bekannten und allgemeinen Anforderungen der Maschinensicherheit. Darüber hinaus aber gibt es auch Besonderheiten. Wenn diese berücksichtigt werden, profitiert der Anwender der Maschine unter anderem von höherer Flexibilität und Produktivität der Maschine und damit – weil es sich in der Verpackung oft um verkettete Linien handelt – des gesamten Prozesses.

1. Einfache Störungsbeseitigung ermöglichen

Bei Verpackungsprozessen kann es schneller zu materialbedingten Störungen kommen als etwa in der Abfülltechnik. 

In diesem Fall muss der Bediener in der Lage sein, zum Beispiel Materialstaus schnell zu beseitigen. Das sollte ihm ermöglicht werden (durch Wartungsklappen et cetera), sonst besteht die Gefahr der Manipulation von Schutzeinrichtungen.

2. Manipulationssicher konstruieren 

Ein nennenswerter Anteil von Unfällen geschieht, weil die Schutzeinrichtungen von Maschinen manipuliert wurden. Dieses Risiko besteht dann, wenn die Sicherheitstechnik den Bediener (aus seiner Sicht) daran hindert, möglichst produktiv zu arbeiten. 

Das kann man ausschließen, indem man die Sicherheitstechnik bestmöglich in die Maschine „hineinkonstruiert“ – im optimalen Fall so, dass der Bediener sie gar nicht bemerkt. Hier gibt es auch auf der Steuerungsebene wirkungsvolle Maßnahmen – beispielsweise die Unterscheidung von Mensch und Material bei der Materialzuführung.

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Sicherheitssensoren und optoelektronische Schutzeinrichtungen – hier das Sicherheitslichtgitter SLC440 in Schutzart IP69 – stehen auch in Sonderausführungen für hygienesensible Bereiche zur Verfügung. (Bild: Schmersal)

3. Vibrationen berücksichtigen

Viele schnell laufende Verpackungsmaschinen sind permanenten Vibrationen ausgesetzt. Das kann zu Schutztürversatz führen und dazu, dass die Betätiger von elektromechanischen Schaltgeräten nicht mehr ins Gehäuse einfahren. 

Verhindern lässt sich das durch berührungslos arbeitende elektronische Sicherheitssensoren, die Versatz erkennen und frühzeitig melden, bevor der Toleranzbereich überschritten wird.

4. Auf höchste Verfügbarkeit achten

Verpackungsmaschinen sind oft in komplette Linien (Herstellung, Abfüllung, Palettierung) integriert. Steht die Maschine still, steht auch die gesamte Linie. Deshalb sollte die Verfügbarkeit immer oberstes Ziel sein, auch bei der Gestaltung der funktionalen Sicherheit. Ein ganz einfaches Beispiel: Wenn eine Sicherheitszuhaltung statt eines Sicherheitsschalters zum Einsatz kommt, kann der Prozess nicht durch Öffnen der Schutztür unkontrolliert unterbrochen werden. Hier dient das Sicherheitsschaltgerät nicht nur der Arbeits­sicherheit, sondern auch der Prozesssicherheit, das heißt die Maschine fährt zunächst in Grundstellung, bevor die Schutztür geöffnet werden kann. Dadurch werden beschädigte Packungen vermieden.

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Sicherheitskompaktsteuerungen bringen zusätzliche Flexibilität in die Maschinensicherheit: Die programmierbare Protect PSC1 ist multifunktional und kann auf individuelle Anwendungsfälle angepasst werden. (Bild: Schmersal)

5. An die Hygiene denken

Vor allem in der Lebensmittelproduktion sind Hygieneaspekte zu berücksichtigen: keine Totzonen, reinigungsfreundliche Maschinen, korrosionsbeständige Werkstoffe, hohe Schutzart… Für die Maschinensicherheit bedeutet das zum Beispiel: Berührungslose Schutztürüberwachung (durch Sicherheitssensoren) ist prinzipiell geeigneter als elektromechanische Sicherheitsschalter. 

Ein Tipp: Viele Maschinenhersteller in dieser Branche installieren die Elektro-/Steuerungstechnik plus Verkabelung „über Kopf“ oberhalb des Arbeitsbereichs, das heißt dort, wo nicht intensiv gereinigt werden muss. Oder auch Montage der Sicherheitsschaltgeräte außen an der Maschine, dann sind diese nicht den oft aggressiven Bedingungen der Verarbeitungsprozesse ausgesetzt.

6. Einsatz von Sensorik und Optoelektronik prüfen

Generell empfiehlt es sich, den Einsatz von berührungslos wirkenden Schaltgeräten/Schutzeinrichtungen (Sicherheitslichtschranken, -lichtgitter…) zu prüfen. Sie ermöglichen oft eine höhere Flexibilität und auch eine bessere Sicht auf den Verpackungsprozess. Die entsprechenden Baureihen sind heute auch für kritische Umgebungsbedingungen mit schlagfesten Schutzröhren und/oder mit hygienegerechtem Edelstahlgehäuse verfügbar.

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Über den SD-Bus 4.0 lassen sich – im Sinne von Condition Monitoring und Predictive Maintanance – betriebsmäßige Daten von diversen Sicherheitsschaltgeräten sammeln und zur Auswertung weiterleiten. (Bild: Schmersal)

7. Individuelle Anpassung per Software 

Sicherheitssteuerungen (auch in Kompaktform und als parametrierbare Einheiten, das heißt ohne Programmieraufwand nutzbar) ermöglichen die individuelle Anpassung des Sicherheitssystems an die Maschine beziehungsweise den Prozess. Der Anwender kann diverse Parameter einstellen, verschiedene Sicherheitsfunktionen aufeinander abstimmen und auch zusätzliche sicherheitsrelevante Funktionen (beispielsweise eine sichere Überwachung von Achsgeschwindigkeiten) realisieren.

8. Transparenz im Prozess schaffen

Auf der Steuerungsebene gibt es zahlreiche Möglichkeiten für die umfassende Vernetzung auf der Ebene der funktionalen Sicherheit – zum Beispiel das Sicherheitsprotokoll AS-Interface Safety at Work, das gerade im Verpackungsmaschinenbau intensiv genutzt wird und die Integration von Sicherheitsschaltgeräten in den Sicherheitskreis erheblich vereinfacht. Alles, was man für die Anschaltung benötigt, ist das gelbe ASI-Buskabel. Über Safety-Gateways und Sicherheitsmonitore können die Sicherheitsfunktionen an den individuellen Anwendungsfall angepasst werden. Schmersal bietet zentrale Baureihen von Sicherheitsschaltgeräten mit integrierter ASI-SAW-Schnittstelle. 

9. Vernetzung auch bei wartungsrelevanten Signalen

Ebenso sinnvoll ist die Nutzung der Bus-Technik für die betriebsmäßigen, das heißt nicht sicherheitsgerichteten  Signalen. Hier hat Schmersal mit dem SD-Bus 4.0 ein eigenes Bus-System entwickelt. Die Daten – zum Beispiel über Betriebszustände, Fehlermeldungen et cetera – werden gesammelt und können via Gateways an eine Steuerung übermittelt werden. Für den Anwender heißt das: Die Betriebsdaten sind transparent – bei Bedarf auch auf höheren Ebenen – und können via OPC UA bereitgestellt werden. Das erlaubt die kontinuierliche Überwachung im Sinne von Predictive Maintenance und im Fehlerfall eine schnellere Ermittlung der Ursache. 

Mit der Safety Fieldbox hat Schmersal eine Lösung entwickelt, mit der sich nach diesen Grundsätzen auch bei größeren Maschinen und Anlagen ein sehr flexibles und individuell konfigurierbares Sicherheitssystem konfigurieren lässt, das zugleich auch die betriebsmäßigen Daten sammelt und überträgt.

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Die Safety Fieldbox wurde für größere Maschinen und Anlagen entwickelt. Sie ermöglicht neue, flexible Sicherheitslösungen im Verpackungsmaschinenbau. (Bild: Schmersal)

10. Generell: Maschinensicherheit von vorneherein „hineinkonstruieren“

All die bisher genannten Punkte lassen sich am besten erreichen/abarbeiten, wenn man vom Start des Entwicklungsprozesses an die funktionale Sicherheit berücksichtigt und die Schutzeinrichtungen damit bestmöglich in die Maschine und den Prozess „hineinkonstruiert“. Das bringt sehr viel bessere Ergebnisse, als wenn erst ein Verpackungsprozess entwickelt beziehungsweise eine Maschine konstruiert wird und erst im zweiten Schritt die sicherheitsrelevanten Baugruppen und Funktionen hinzugefügt werden. 

Bei der Umsetzung dieser Empfehlung und aller anderer hier genannten Tipps kann Schmersal den Verpackungsmaschinenbauer unterstützen – zum Beispiel durch Online-Schulungen zu einzelnen maschinensicherheitsrelevanten Themen. Das Tec.nicum – die Dienstleistungssparte der Schmersal Gruppe – bietet dem Maschinenbau aber auch die herstellerunabhängige und individuelle Beratung durch erfahrene Safety-Experten an. Dieses Angebot wird im Verpackungsmaschinenbau ebenfalls intensiv genutzt, weil Schmersal in dieser Branche umfassende Erfahrung und eine breite Kundenbasis mitbringt. Die Experten können also im Sinne von Best-Practice-Lösungen beraten.

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