Zuverlässigkeit für den 24-Stunden-Betrieb Schmersal bietet Maschinensicherheit für den Verpackungsmaschinenbau - wirautomatisierer

Zuverlässigkeit für den 24-Stunden-Betrieb

Schmersal bietet Maschinensicherheit für den Verpackungsmaschinenbau

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Welche Trends gibt es bei der funktionalen Sicherheit von Verpackungsmaschinen, und welche Auswirkungen hat die Digitalisierung – Stichwort Industrie 4.0 – auf die Gestaltung und Auswahl von Schutzeinrichtungen in der Verpackungstechnik? Auf der Interpack gibt die Schmersal-Gruppe Antworten auf diese Fragen – mit einer virtuellen Verpackungsmaschine, die zahlreiche aktuelle Trends am konkreten Objekt darstellt.

Siegfried Rüttger, Branchenmanager Verpackungsindustrie bei Schmersal in Wuppertal

Auch wenn der Verpackungsmaschinenbau ein „ganz normaler“ Bereich des Maschinenbaus ist, gibt es doch Besonderheiten, die ihn von vielen anderen Bereichen unterscheiden und letztlich auch dazu geführt haben, dass es besondere, branchenspezifische Produkte und Lösungen der Maschinensicherheit gibt.
Verpackungsmaschinen und -anlagen arbeiten oft mit sehr hohem Tempo und kurzen Taktraten. Dabei sind sie häufig in komplette Produktions- und Verpackungslinien eingebunden. Infolgedessen muss bei der Auswahl und Gestaltung von Sicherheitssystemen darauf geachtet werden, dass die Schutzeinrichtungen die Produktionsabläufe nicht unterbrechen oder die Produktivität der Anlagen beeinträchtigen. Sie müssen stattdessen mit hoher Zuverlässigkeit arbeiten – und das oft im 24-Stunden-Betrieb.
Verpackungsindustrie 4.0 und die Auswirkungen
Ein immer wichtigerer Aspekt im gesamten Verpackungsmaschinenbau ist die Modularität und – daraus folgend – die Flexibilität der Anlagen. Sie sollen schon bei der Konstruktion darauf ausgelegt sein, dass sie im Laufe ihres Lebenszyklus umgebaut und an veränderte Anforderungen (Formate, Zugabeartikel, neue Identsysteme…) angepasst werden können. Auch das hat Auswirkungen auf die Auswahl und Integration von Komponenten der Maschinensicherheit. Diese Trends verstärken sich nochmals durch den Megatrend der Digitalisierung, über den im Maschinenbau unter dem Schlagwort Industrie 4.0 diskutiert wird.
Im Fokus: Flexibilität und Diagnose-Informationen
Einige Kernelemente von Industrie 4.0 wie die individualisierte Produktion (automatisierte Fertigung in Losgröße Eins) sind auch für den Verpackungsmaschinenbau relevant: etwa Verpackungen mit personalisierter Gestaltung oder Beschriftung wie etwa für große Soft-Drink-Hersteller oder personalisierte Medikamente in der Pharma-Industrie, die kosteneffizient hergestellt werden sollen. Auch die Anforderung der Flexibilität wird nochmals wichtiger werden. Und da die Instandhaltung einer der ersten Bereiche ist, die von der Digitalisierung in der Industrie erfasst werden (Stichwort Predictive Maintenance), wünschen die Anwender der Maschinen zusätzliche Diagnoseinformationen.
Diese Anforderung erfüllt die Schmersal-Gruppe – für die der Verpackungsmaschinenbau seit Jahrzehnten zu den Kernzielbranchen gehört – mit einem Seriellen-Diagnose-Interface (SD) für die Übertragung nicht sicherer Daten. Sicherheitssensoren und -zuhaltungen, die mit SD-Interface ausgestattet und in Reihe geschaltet sind, können über dieses Gateway und einen Feldbus umfangreiche Diagnosedaten an eine Steuerung oder an die IT-Welt übertragen. Das schafft die Voraussetzung für eine rasche Fehlerbeseitigung.
Mindestens ebenso wichtig ist aus Sicht der Maschinenbauer und auch der Anwender die einfache Installation der Sicherheitsschaltgeräte und die effiziente Übermittlung der sicherheitsgerichteten Signale. Diese Aufgabe lässt sich mit den einschlägigen Bussystemen gut erfüllen. Deshalb bietet Schmersal einen Großteil der Sicherheitsschaltgeräte-Baureihen mit integriertem AS-i-Safety-Interface an – eine Option, die gerade im Verpackungsmaschinenbau intensiv genutzt wird.
Schmersal Safety Installationssysteme
Für Maschinenbauer, die ihre Unabhängigkeit gegenüber solchen Kommunikationsstandards wahren möchten, hat die Schmersal-Gruppe jetzt eine Lösung entwickelt: die Safety Installationssysteme. Sie ermöglichen eine einfache, fehlersichere und kostengünstige Installation von Sicherheitsschaltgeräten, die einfach in Reihe geschaltet werden. Unterschiedliche elektronische Sicherheitsschaltgeräte wie Sensoren und Zuhaltungen sind gemischt in der jeweiligen Anwendung anschließbar. Das ist auch und gerade bei größeren Verpackungsanlagen von Vorteil, wo unterschiedliche Maschinenbereiche häufig mit unterschiedlichen Sicherheitsschaltern abgesichert werden.
Zudem erhöhen die Safety Installationssysteme auch die bereits angesprochene Verfügbarkeit der Maschine. Denn sie ermöglichen die Einzeldiagnose der angeschlossenen Sicherheitsschaltgeräte. Für den Bediener ist somit genau erkennbar, welcher Schalter in der Reihe ein Signal ausgelöst hat. So können Störungen schnell beseitigt und Maschinenstillstände vermieden werden.
Steuerung ganz nach Wunsch
Auch auf der Steuerungsebene wünschen Hersteller und Anwender von Verpackungsmaschinen ein hohes Maß an Transparenz und Flexibilität. Deshalb lässt sich – um beispielhaft nur eine Familie der Sicherheitssteuerungen von Schmersal herauszugreifen – die Protect-PSC1-Steuerung durch verschiedene Module schon auf der Hardware-Ebene an die individuellen Anforderungen anpassen: Über diverse Module kann der Maschinenbauer das PSC1-System erweitern – zum Beispiel durch zusätzliche Ein- und Ausgänge, universelle Feldbus-Anschaltung, sichere Querkommunikation und sichere Antriebsüberwachung.
Zudem bietet die PSC1 die Möglichkeit, individuelle Schutzsysteme softwarebasierend zu konfigurieren. Ein optionales SD-Bus-Gatewaymodul erlaubt den direkten Anschluss von bis zu 31 in Reihe geschalteten Sensoren mit erweiterten Diagnosefunktionen an die PSC1-Zentraleinheit. Das verringert den Verkabelungsaufwand und den Platzbedarf im Schaltschrank, und es erfüllt den Wunsch vieler Hersteller und Anwender von Verpackungsmaschinen nach schneller Diagnose im Fehlerfall.
Kompensation von Schutztürversatz
Die typischen Arbeitsschritte einer Verpackungsmaschine wie Kartonaufrichten, Formatieren, Gruppieren und Kartonieren führen – da sie extrem schnell ausgeführt werden – oft zu Vibrationen, die bei konventionellen Sicherheitsschaltgeräten eine einwandfreie Funktion beeinträchtigen können. Schmersal hat speziell für diese Applikation eine Sicherheitszuhaltung entwickelt, die unter diesen Umständen den Betätiger zuverlässig zuhält und deutlich unempfindlicher gegenüber Schutztürversatz und Vibrationen ist. Die Baureihe mit der Bezeichnung AZM 300 wird inzwischen von vielen Verpackungsmaschinenbauern eingesetzt.
Im Trend: Optoelektronische Sicherheitstechnik
Traditionell gehört der Verpackungsmaschinenbau zu den wichtigsten Abnehmerbranchen der gelben Sicherheitstechnik, d.h. der berührungslos wirkenden, optoelektronischen Schaltgeräte. Sie lassen sich gut in komplette Automatisierungssysteme integrieren, erfordern nur minimalen baulichen Aufwand, erlauben den Verzicht auf Schutztüren und schaffen – zum Beispiel – auch die Voraussetzung für eine Unterscheidung von Mensch und Material. Bei Schmersal ist die Entwicklung der sicherheitsgerichteten Optoelektronik an einem eigenen Standort und einer eigenen Tochtergesellschaft – der Safety Control GmbH in Mühldorf/Inn konzentriert. Neueste Entwicklung ist die kleinste Sicherheitslichtschranke der Welt mit integrierter Auswertung: Die Baureihe SLB 240/440 ist extrem kompakt und lässt sich damit bequem in sehr beengte Einbauräume von Verpackungsmaschinen integrieren. Hier wird das Bedienpersonal zuverlässig geschützt, indem jede Unterbrechung des Lichtstrahls ein Signal zur sicheren Abschaltung der gefahrbringenden Bewegung der Maschine auslöst.
Alle Modelle der SLB-Baureihe verfügen über sichere Halbleiterausgänge und können ohne eine externe Sicherheitsauswertung direkt in den Sicherheitskreis (PL c, oder PL e) einbezogen werden. Die SLB können auch für den Prozessschutz eingesetzt werden: In Hochregallagern ermöglichen sie z.B. eine Objekterkennung und Höhenerfassung. So können beim autonomen Transport von Produkten Abweichungen von vordefinierten Positionen erkannt und Kollisionen und Beschädigungen verhindert werden.
Virtuelle Verpackungsmaschine auf der Interpack
Alle hier erwähnten Sicherheitsschaltgeräte und Sicherheitssteuerungen wird die Schmersal-Gruppe auf der Interpack 2017 vorstellen – mit einem Demonstrator, der ganz ins Bild von Industrie 4.0 und Digitalisierung passt. Eine virtuelle Verpackungslinie zeigt auf dem Messestand, wie sich innovative Komponenten und Systeme der Sicherheitstechnik zu gesamtheitlichen Lösungen speziell für die Aufgabenstellungen der Verpackungsbranche verbinden lassen. Als System- und Lösungsanbieter unterstützt Schmersal die Maschinenhersteller und -anwender in der Verpackungsindustrie auch mit Dienstleistungen seines Geschäftsbereichs tec.nicum: Angesichts der vielen sicherheitstechnischen Möglichkeiten können qualifizierte Sicherheitsingenieure des tec.nicums dabei helfen, die zahlreichen neuen Optionen der Maschinensicherheit bestmöglich auszuschöpfen. Auch darüber informiert Schmersal auf der interpack. ge
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