Factory - Building line e machine for automation

Modulares Schutztürsystem von Pilz. (Bild: Pilz)

Bei vielen Anwendungsfällen in der Industrie beziehungsweise in den Fertigungshallen ist es notwendig, die erforderliche Sicherheit der sogenannten beweglich trennenden Schutzeinrichtungen – sprich Schutztüren unterschiedlichster Art und Weise – zu gewährleisten. Schutztüren sollten dann nicht nur die erforderliche Sicherheit garantieren, sie müssen die Effizienz der Produktion gewährleisten. Was die Verantwortlichen für die Produktionssicherheit vor die Frage stellt, welcher Schutz beziehungsweise ­welche Sicherheitszuhaltung wirklich benötigt wird.

Der Anwendungsfall selbst gibt vor, welche Schutztür die richtige ist. Den Weg weist die Produktnorm EN ISO 14119 ‚Sicherheit von Maschinen – Verriegelungseinrichtungen in Verbindung mit trennenden Schutzeinrichtungen – Leitsätze für Gestaltung und Auswahl‘. Sie verbindet das Thema Sicherheit eng mit den sehr vielfältigen Anwendungssituationen. Daher muss schon in der Konstruktionsphase gut überlegt werden, welche Art von Schutztür passt. Eine Schwenk- und Schiebetür? Oder eine Haube, Klappe oder ein Rolltor. Dazu müssen sie die Art der Überwachung, den Schaltertyp sowie die passende Sicherheitszuhaltung für die Schutztür in ihrer Planung berücksichtigen.

Das Unternehmen: Pilz GmbH & Co. KG

Pilz ist globaler Anbieter von Produkten, Systemen und Dienstleistungen für die Automatisierungstechnik. Als Pionier der sicheren Automation schafft Pilz Sicherheit für Mensch, Maschine und Umwelt. Gegründet 1948, ist das Familienunternehmen mit Stammsitz in Ostfildern heute weltweit mit 2 500 Mitarbeiterinnen und Mitarbeitern in 42 Tochtergesellschaften und Niederlassungen vertreten. Der Technologieführer bietet komplette Automatisierungslösungen für Safety und Industrial Security an der Maschine. Diese umfassen Sensorik sowie Steuerungs- und Antriebstechnik – inklusive Systemen für die industrielle Kommunikation, Diagnose und Visualisierung. Ein internationales Dienstleistungsangebot mit Beratung, Engineering und Schulungen rundet das Portfolio ab. Lösungen von Pilz kommen über den Maschinen- und Anlagenbau hinaus in zahlreichen Branchen zum Einsatz wie etwa der Intralogistik, der Verpackung und der Bahntechnik oder im Bereich Robotik.

Wie Manipulation den Riegel vorsetzen?

Ein wesentliches weiteres Kriterium findet sich in der Einbausituation selbst: Soll oder muss verdeckt eingebaut werden? Wie ist die Platzsituation? Sollte eine platzkritische Situation vorliegen, eignen sich Sicherheitszuhaltungen wie etwa der Sicherheitsschalter mit Zuhaltung PSENmlock mini von Pilz. Dieser besitzt eine kompakte Bauform und bietet einen hohen Manipulationsschutz.

Überdies müssen Anwender schauen, ob besonders raue Umgebungsbedingungen vorherrschen. Mit robusten Zuhaltungen wie der Sicherheitszuhaltung PSENslock 2 von Pilz mit ihrem hygienegerechten Design und Edelstahlelementen kann die Schutztürüberwachung mit Prozesszuhaltung sicher und in widrigsten Umgebungsbedingungen umgesetzt werden. Wichtig ist, dass die Schutzart IP 67 / IP 6K9K gegeben ist. Die Rastkraft (Kraft, die die Tür durch den Permanentmagneten auch im spannungslosen Zustand zuhält) kann über einen RFID-Tag individuell eingestellt werden. So lässt sich der Sicherheitsschalter passgenau für die jeweilige Maschine einsetzen.

Schutztürsystem mit Schutztürsensor, Türgriffmoduolen, Fluchtentriegelungen Tasterunit,Diagnosesystem und Auswertgerät.
Schutztürsystem mit Schutztürsensor, Türgriffmoduolen, Fluchtentriegelungen Tasterunit,Diagnosesystem und Auswertgerät. (Bild: Pilz)

Wann Prozess-, wann Personenschutz?

Die Frage nach der Art der Zuhaltung ist abhängig von der Nachlaufzeit. Ist die Zeit bis zum Erreichen der Gefahrenstelle länger als die Nachlaufzeit, ist eine Prozesszuhaltung ausreichend. In diesem Fall soll vorrangig der Prozess an sich geschützt werden und ungewollte Produktionsunterbrechungen ausgeschlossen werden. Ist die Eingriffszeit allerdings kürzer als die Nachlaufzeit, ist eine sichere Zuhaltung erforderlich. Sie wird auch als Personenschutz bezeichnet. Das betrifft etwa Maschinen, die noch nachlaufen, beispielsweise Roboteranwendungen. Die Schutzeinrichtung darf hier erst entsperren, wenn sich die Maschine in einem sicheren Zustand befindet und komplett gestoppt hat. Erst dann, wenn keinerlei Gefahr mehr von der Maschine ausgeht, darf das Öffnen der Schutztür möglich sein.

Für den Prozessschutz (dem Verhindern einer ungewollten Unterbrechung des Fertigungsablaufs) ist eine Zuhaltung zum Beispiel nach dem Arbeitsstromprinzip ausreichend. Dabei erfolgt die Zuhaltung durch einen Magneten. Für die Entsperrung wird der Magnet wieder deaktiviert. Ein Funktionsprinzip, wie es zum Beispiel die elektromagnetische Sicherheitszuhaltung PSENslock 2 von Pilz bietet. Sie kombiniert die sichere Schutztürüberwachung mit einem integrierten Elektromagneten. Damit bietet diese eine sichere Stellungsüberwachung mit Prozesszuhaltung in nur einem System.

Für den Personenschutz wird häufig das bistabile Zuhalteprinzip eingesetzt – dieses kommt beispielsweise auch bei den Sicherheitszuhaltungen PSENmlock und PSENmlock mini von Pilz zum Einsatz. Der letzte Zustand bleibt im Falle eines Stromausfalls erhalten und die Tür damit entweder geschlossen und zugehalten oder offen. Dieses Prinzip reduziert den Energieverbrauch, da die Zuhaltung nur dann bestromt wird, wenn die Tür gesperrt oder entsperrt wird. Eine hohe Sicherheit wird durch die zweikanalige Ansteuerung des Hubmagneten gewährleistet: im Fehlerfall werden die OSSDs abgeschaltet, aber die Zuhaltung bleibt bestehen. Durch einmaliges Deaktivieren kann diese dann gezielt entriegelt werden.

Checkliste für den Einkauf von Sicherheitszuhaltungen

  • Welcher Anwendungsfall bzw. welche Schutztürart liegt nach der Norm EN ISO 14119 vor?
  • Wie ist die Einbausituation: Soll oder muss verdeckt eingebaut werden?
  • Wie ist die Platzsituation, ist sie platzkritisch?
  • Herrschen raue Umgebungsbedingungen vor?
  • Geht von der Maschine nach dem Stoppbefehl noch eine Gefahr aus?
  • Wie ist die Nachlaufzeit? Ist eine Prozesszuhaltung ausreichend oder ist eine sichere Zuhaltung erforderlich (Personenschutz)?
  • Muss die Maschine vom Bedienpersonal betreten werden können, zum Beispiel bei notwendigen Wartungen oder für Eingriffe in den laufenden Produktionsprozess?
  • Benötige ich eine sichere Reihenschaltung?
  • Sind umfangreiche Diagnose- und Statusinformationen erforderlich?
  • Soll ein Zugangsmanagement integriert werden?

Passende Schutzeinrichtung für jeden Performance Level

Die Wahl der passenden Schutzeinrichtung in Abhängigkeit von Prozess- oder Personenschutz erfolgt auf Basis des Performance Levels (PL). Dieses wird mithilfe einer Risikoanalyse nach EN ISO 13849–1 ermittelt. Ausschlaggebend für die Ermittlung sind die Schwere der möglichen Verletzungen, die Häufigkeit und Dauer der Gefahrexposition sowie die Vermeidbarkeit von Gefahren. PL e bezeichnet dabei das höchste Risiko.
Häufig kommen mehrere Sicherheitszuhaltungen an einer Anlage zum Einsatz. Hier ist es notwendig, diese zu verbinden.

Mit Diagnoselösungen wie der Safety Device Diagnostics (SDD) von Pilz können neben umfangreichen Diagnose- und Statusinformationen eine sichere Reihenschaltung und gleichzeitig die gezielte Ansteuerung einzelner Sensoren umgesetzt werden. Vorteil: Es lässt sich exakt definieren, welche Tür nach dem Abschalten entriegelt und geöffnet werden darf. Beispielsweise wenn in einer Anlage Wartungsarbeiten anstehen. Ansonsten würden bei Anforderung der Entriegelungsfunktion alle in Reihe geschalteten Schutztüren auf einmal aufgehen. Das könnte jedoch zum Sicherheitsthema werden, wenn an einer weiteren Schutzeinrichtung eine Person den Gefahrenraum unbemerkt betritt.

Es gibt nicht ‚die‘ Standardsituation für den Schutz. Eine Faustformel für die Sicherheit von Mensch und Maschine jedoch schon: Je gefährlicher die Situation hinter einer Schutztür, desto sicherer muss der Schutz beziehungsweise die Überwachung der trennenden Schutzeinrichtung ausgelegt sein.

Drei Fragen an... Karl Kaufmann, Betriebsleiter bei Scheucher Parkett

Herr Kaufmann, wie war Ihr Ansatz für das Retrofit der Parkett-Fräsmaschine, gab es besondere Vorgaben durch die Anwendung selbst?

Für das Retrofit unserer Parkett-Fräsmaschinen war eine durchgängige nachhaltige Sicherheitslösung unser Ziel. Eine Herausforderung war, dass normalerweise die Gefahrenzone rund um Maschinen und Anlagen abgeriegelt wird. Anders hingegen bei uns in der holzverarbeitenden Industrie. Der Funkenflug und die sich daraus ergebenden Brände sind ein großes Problem. Konkret heißt das, dass die Maschine jederzeit zugänglich sein muss.

Wie haben Sie die Herausforderung gelöst?

Wir haben die Bediener zuerst einmal mit einbezogen. Sie müssen tagtäglich an und mit der Maschine arbeiten und sich dabei wohl und sicher fühlen. Dazu kam die Expertise von Pilz. Deren Experten haben die Gefahrenanalyse und das sich daraus ergebende Sicherheitskonzept verantwortet. Beim anschließenden Umbau haben sie auch das komplette Engineering sowie die Programmierung bis hin zur Validierung übernommen. Die Pilz-Sicherheitszuhaltung PSENmlock für sichere Verriegelung und sichere Zuhaltung stand im Mittelpunkt: Vor dem Hintergrund der Anforderung ‚jederzeit zugänglich‘ wurde die Verriegelung über das Schutztürsystem in umgekehrter Richtung verbaut. Eine komplett branchenspezifische Lösung!

Wurde noch weitere sichere Sensorik in der ­Lösung verbaut?

In die Planung beziehungsweise das Konzept einbezogen wurden auch bereits verbaute Komponenten anderer Hersteller. Neben diesen Sicherheitsprodukten anderer Hersteller wurde ein zusätzliches Sicherheits-Lichtgitter von Pilz verbaut. Es hat eine ‚Sicherheitslücke‘ geschlossen. Es schützt das Bedienpersonal an der Fräsmaschine über Fingerschutz. Dazu haben wir weitere Komponenten aus dem modularen Schutztürsystem verbaut: Zum Beispiel können wir das Management der Schutztüren über die Taster-Unit PITgatebox erledigen.

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