Weniger Arbeitsunfälle

Joachim Breuer und Peter Schöttke

Die codierten elektronischen Schalter der Baureihe T 4000 von Sick werden beispielsweise von dem Babenhausener Unternehmen Gahlke und der Hamburger Rudolf Maass GmbH eingesetzt. Letzteres Unternehmen stellt Lachsmaschinen her und nutzt die Schalter zur Absicherung der Schneidkammern. Ähnliche Aufgaben übernehmen die Schalter bei Gahlke: Hier sichern sie das Mahlwerk einer Gewürzmühle ab. In beiden Fällen muss das Bedien- und Wartungspersonal gegen Unfälle durch Eingreifen in die laufende Maschine zuverlässig geschützt werden. Daneben muss jedoch ein häufiges Öffnen und Schließen der Maschine ohne zusätzliche Entfernung eventueller Absperreinrichtungen möglich sein. Die Absicherungslösung trägt somit dem Sicherheitsgedanken, der problemlosen Maschinenbedienbarkeit und der Eignung für das in der Lebensmittelindustrie typische Betriebsumfeld Rechnung.

Gemäß den europäischen Richtlinien sind sowohl die Hersteller oder Händler von Maschinen als auch ihre späteren Abnehmer für die Einrichtung sicherer Maschinenarbeitsplätze verantwortlich. Hierbei wird zwischen organisatorischen und technischen Maßnahmen unterschieden. Letztere umfassen zwei große Bereiche: zum einen die berührungslos wirkenden Schutzeinrichtungen (BWS), zum anderen mechanisch trennende Lösungen. Mit BWS wie dem Sicherheits-Laserscanner PLS, C2000- bzw. M2000-Lichtgittern oder der Mehrstrahlsicherheits-Lichtschranke MSL können Gefahrstellen, Gefahrbereiche sowie Zugänge sehr flexibel und zuverlässig abgesichert werden. Schutzzäune, Gitter und andere mechanisch trennende Schutzeinrichtungen kommen häufig zur Absicherung besonders großer Flächen, z. B. der Fahrwege von Querverteilwagen oder Rollenförderern für Paletten, zum Einsatz. Wird Material automatisch in diese Bereiche hinein- oder aus diesen Bereichen heraustransportiert, sichern in der Regel BWS diese Stellen ab. Nahezu jede mechanische Absperreinrichtung besitzt überdies einen separaten Zugang über eine Gittertür, deren Schließzustand von mechanischen Sicherheitsverriegelungen überwacht wird. Öffnet man die Tür im laufenden Betrieb, wird die Anlage sofort abgeschaltet.

Im Prinzip gleich verhält es sich mit der Absicherung geschlossener Maschinen. Schäl- und Schneidemaschinen, Mahlwerke, Homogenisatoren, Analysegeräte, Kneter oder Rührwerke sind Beispiele für Anlagen, deren Verarbeitungsbereich in der Regel durch eine Bedien-, Zuführ- oder Entnahmeabdeckung im Betrieb verschlossen ist und somit gegen unbefugtes Öffnen überwacht werden muss. Diese Funktion wird von Sicherheitsverriegelungen übernommen. Der Maschinenkonstrukteur bzw. der Betreiber muss jedoch anhand der Häufigkeit der Betätigung, der Randbedingungen des Prozesses sowie der zu übernehmenden Funktion (mit oder ohne Zuhaltung) klären, ob mechanische oder eher elektronische Verriegelungen unter Sicherheits- wie unter Verfügbarkeitsaspekten die richtige Wahl sind.

Optimierte Ausstattung, kompakte und robuste Gehäuse sowie moderne Schaltertechnik haben die Flexibilität und Einsetzbarkeit mechanischer Sicherheitsverriegelungen deutlich verbessert. Ausführungen für unterschiedlich raue Betriebsumgebungen bieten sowohl in Standard- als auch in Ultra-Heavy-Duty-Applikationen ein hohes Maß an Verfügbarkeit. Sollen lebensmittelverarbeitende Maschinen mit Verriegelungen überwacht werden, sind jedoch zwei zusätzliche Aspekte zu beachten: Im Prozessverlauf lagern sich in zunehmendem Maße Produkte auf den Sicherheitsschaltern ab. Ferner sind sie aufgrund der hohen Hygieneanforderungen häufig Reinigungsarbeiten mit aggressiven Medien und Heißdampf ausgesetzt. Unter beiden Randbedingungen besitzen codierbare elektronische Sicherheitsverriegelungen wie die Schalter der Baureihe T 4000 deutliche Funktions- und Verfügbarkeitsvorteile.

Die codierten elektronischen Schalter T 4000 entsprechen der Steuerungskategorie 3 und bestehen aus einem codierten Betätiger, einem Lesekopf sowie einem Auswertegerät. Das Funktionsprinzip gleicht dem elektronischer Wegfahrsperren in Kraftfahrzeugen. Der Lesekopf wird an dem feststehenden Teil der Maschine, in der Regel dem Gehäuse, befestigt und per Kabel mit dem Auswertegerät verbunden. Der Betätiger ist so auf der Klappe oder Abdeckung angebracht, dass er sich im Betriebszustand der Maschine im Einschaltabstand zum Lesekopf befindet. Hierbei wird die zur Übertragung des Transpondercodes erforderliche Spannung induktiv vom Lesekopf an den Betätiger übertragen. Während des Betriebes der Maschine wird das Bitmuster des Codes permanent mit dem gespeicherten Code verglichen. Bei Übereinstimmung werden die Relaisausgänge sowie der Halbleiterausgang freigegeben und die Maschine kann starten. Ein Öffnen der Schutzeinrichtung wird durch Unterbrechung der Datenkommunikation erkannt und die gefahrbringende Bewegung der Maschine sofort gestoppt. Gleiches geschieht bei der Unterbrechung der Spannungsversorgung des T 4000 und bei einer Beschädigung des Betätigers. In einem solchen Fall muss nicht – wie bei mechanischen Verriegelungen – das gesamte System, sondern nur der Betätiger ausgetauscht werden, da dem Auswertegerät im Zeitverlauf bis zu acht neue Codes eingelernt werden können. Da jedoch immer nur der zuletzt eingelernte Code gültig ist und das mehrfache Einlernen des gleichen Betätigers am gleichen Auswertegerät nicht möglich ist, besitzt das System ein hohes Maß an Manipulationssicherheit.

Der gesamte Überwachungsvorgang läuft berührungslos ab. Produktanhaftungen beeinträchtigen die sichere Übertragung des Transpondercodes nicht. Die glasfaserverstärkten, vollvergossenen Gehäuse von Betätiger und Lesekopf entsprechen Schutzart IP 67 und widerstehen Reinigungszyklen mit aggressiven Medien und heißen Dämpfen. Auch bei größeren Toleranzen in der Führung der Abdeckung bleibt der Betätiger im Übertragungsfeld des Lesekopfes und so die Sicherheitsfunktion erhalten. Ein Selbsttest ist durch Anlegen von 24 V (DC) an den Testeingang ohne Öffnen der Schutzeinrichtung möglich.

In der Gewürzmühle der Fa. Galke in Babenhausen werden Naturprodukte wie Brennnesseln, Holunder, verschiedene Teesorten und Minze verkaufsfertig gemahlen. Hierzu werden sie von oben in einen Trichter gegeben, durchlaufen das Mahlwerk und sammeln sich in einem Behälter. Zur Entnahme und Neubestückung des Mahlwerkes muss eine schwenkbare Klappe geöffnet werden. Hierbei bestehen bei noch auslaufendem Mahlwerk erhebliche Verletzungsgefahren. Erste Absicherungsmaßnahmen erfolgten mit mechanischen Verriegelungen. Diese fielen bedingt durch die rauen Umgebungsbedingungen bereits nach kurzer Zeit aus. Die staub- und harzhaltigen Ablagerungen auf den Betätigern und in den Schaltgehäusen verursachten durch Fehlschaltungen häufig Maschinenstillstände. Eine Lösung dieses Problems brachte die berührungslose Sicherheitsverriegelung T 4000. Der festcodierte, batterielose Betätiger ist auf der Mahlwerkklappe angebracht, der induktive Lesekopf auf dem Mühlengehäuse. Im geschlossenen Zustand befindet sich der Betätiger im Feld des Lesekopfes. Hierbei wird der Code permanent ausgelesen. Solange die Datenübertragung läuft, ist das Mahlwerk in Betrieb. Beim Öffnen der Klappe entfernt sich der Betätiger aus dem Übertragungsfeld des Lesekopfes. Die Datenkommunikation wird unterbrochen und die Auswerteeinheit schaltet das Mahlwerk ab.

Gar nicht lax sieht man beim Lachsschneidemaschinen-Hersteller Rudolf Maass das Thema Sicherheitstechnik. Mit zwei elektronischen Sicherheitsverriegelungen T 4000 wird während des Betriebs der auf Hochleistung ausgelegten Maschinen ein unbeabsichtigtes Eingreifen in die rotierende Schneideeinrichtung verhindert. Pro Minute schneiden rasierklingenscharfe Messer bis zu 240 Scheiben. Keine Frage, dass sowohl die Abdeckung der Schneidezone als auch die demontierbare Lachszuführung während des Betriebs der Maschine gegen ein Eingreifen abgesichert sein muss. Auch hier schränken Randbedingungen die Auswahl der geeigneten Sicherheitsschalter ein. Durch das Auftreten von Lachsfett während des Schneideprozesses unterliegen mechanische Schalter der Gefahr der Verschmutzung. Ablagerungen auf den Betätigern und in den Schaltgehäusen beeinträchtigen ihre Sicherheitsfunktion. Hinzu kommt, dass sie den häufigen Reinigungszyklen, die die hohen hygienischen Anforderungen mit sich bringen, nicht dauerhaft Stand halten. Der Einsatz der T-4000-Sicherheitsverrieglungen sorgt auch in dieser Anwendung für die erforderliche Sicherheit und Verfügbarkeit der Maschinen.

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