Mehr als nur wasserdicht

Die Autoren: Tobias Güttler Produktmanager Division Presence Detection, Sick Jochen Kern Produktmanager Division Presence Detection, Sick

Es hat keinen allzu großen Nutzen, Maschinen zur Lebensmittelverarbeitung, zur Getränkeabfüllung oder zur Herstellung pharmazeutischer Produkte mit hygienegerecht konstruierten Sensoren auszustatten, wenn sich Bakterien oder Mikroorganismen über die Hintertür ungeeigneter Montagetechnik Zutritt zur Anlage verschaffen können, z. B. als flüssige Rückstände in einem Anschlussrohr. Die hygienegerechte Systemtechnik aus Sensorik und Befestigungstechnik von Sick fasst diesen Gedanken auf. Bereits bei der Entwicklung der Produkte, z. B. der Miniaturlichtschranken W4S-3H und ihrer Montage-systemtechnik, griffen die Gestaltungsanforderungen, wie sie in der B-Norm DIN EN ISO 14159:2008–07 für Maschinen mit Hygienerisiken generell und in der C-Norm DIN EN 1672–2: 2005+A1 speziell für Nahrungsmittelmaschinen festgelegt sind. Die gesetzlichen, hygienerechtlichen Vorgaben, die neben der Maschinenrichtlinie und den EHEDG-Empfehlun- gen bei der Markteinführung und Inverkehr- bringung von Produkten maßgeblich sind, sind die VO 1935/2004/EG über Materialien und Gegenstände, die bestimmungsgemäß mit Lebensmitteln in Berührung kommen, sowie die VO 10/2011 speziell über lebensmittelgerechte Materialien und Gegenstände aus Kunststoff. Sowohl bei der Entwicklung und Herstellung hygienegerechter Sensoren wie der Lichtschranke W4S-3H als auch beim Design der Befestigungstechnik hat Sick diese Vorgaben berücksichtigt und industriegerecht umgesetzt. Entstanden ist eine intelligente Systemlösung, die durch die besondere Konstruktion durchgängig hygienisch ist und dabei betriebs-, reinigungs- und wartungstechnische Anforderungen berücksichtigt.

Die Befestigungslösungen sind für die Produktfamilie W4S-3H konzipiert, die zu den gängigsten Lichtschranken für Produktionsumgebungen mit hohen Hygieneanforderungen gehört. Ob Befestigungsrohr, gerade oder besonders kompakt gewinkelte Teleskoprohre, der lasergeschweißte Edelstahlflansch oder der eigens hygienegerecht entwickelte Reflektor – alle Montagekomponenten bestehen aus hochbeständigen Werkstoffen. So fördert der Edelstahl 1.4404/ 316L die natürliche Absterberate von Bakterien und anderen Mikroorganismen auf der Oberfläche von Rohren, Überwurfmuttern und Flanschen. Die Oberflächenrauigkeit von Ra gleich 0,8 µm minimiert die Anhaftungsmöglichkeiten für Produktreste und verhindert so Nährböden für Bakterien und andere Mikroorganismen. Beim Reinigen bzw. Desinfizieren einer Anlage gewährleisten die glatten, abgerundeten Kanten sowie die leicht reinigbare Geometrie der Befestigungskomponenten, dass Reinigungs- und Desinfektionsmittel nach dem Einwirken optimal ablaufen und sich keine Rückstandsnester bilden können. Die Silikondichtungen, die speziell für den Einsatz in der Teleskopklemmung und im Bajonettverschluss entwickelt wurden, verfügen über eine sehr breite chemische und thermische Beständigkeit und sind zudem FDA-konform.

Für einen einfachen und schnellen Ein- und Ausbau der Sensoren sowohl bei der Erstmontage als auch im Austauschfall werden die Befestigungssysteme ab Werk vorkonfektioniert ausgeliefert. Hierbei wird der Sensor per Stecker angeschlossen und per Bajonettverschluss auf dem Befestigungs- bzw. Teleskop-rohr arretiert. Das Teleskoprohr kann zur Ausrichtung in der Achse gedreht werden. Eine gelaserte Skala gewährleistet dabei die millimetergenaue Höheneinstellung. Beides macht die Einstellung und Ausrichtung während der Inbetriebnahme sehr flexibel – und dies auch im Betrieb, wenn der Sensor z. B. bei Formatänderungen in der Höhe verstellt werden muss. Für den sicheren Sitz des Sensors in der gewünschten Position sorgt die in das Tele- skoprohr integrierte Keiltechnik: Nach der ersten Vorfixierung der Sensorposition per Hand klemmt die patentierte Überwurfmutter beim Anziehen mit einem Schraubenschlüssel das Innen- und Außenrohr gegeneinander fest, ohne dass sich dabei der Sensor aus seiner Ausrichtung dreht.

Muss einmal ein Sensor getauscht werden, ist dies ebenfalls werkzeuglos möglich. Dank des Bajonettverschlusses kann eine Lichtschranke oder ein Lichttaster mit einer 90°-Drehung ausgeklinkt und das Ersatzgerät schnell eingeklinkt werden. Durch die hochpräzise Ausführung der Sensoraufnahme des Befestigungs- bzw. des Teleskoprohrs wird die ursprüngliche Sensorposition ohne Abweichung beibehalten: Ein optisches Ausrichten ist nicht erforderlich.

Die Lichtschranken und Lichttaster der Produktfamilie W4S-3H stehen in ihrer hygienegerechten Auslegung der Befestigungstechnik in nichts nach. Die Sensoren sind überall dort das Maß der Dinge, wo Objekte unter schwierigen Bedingungen zu erfassen sind und der Sensor möglichst klein und robust sein muss. Die W4S-3H vereint hohe Schaltabstände mit Funktionsreserve und bester Fremdlichtsicherheit. Die Lichttaster erreichen durch eine zweite Sende-LED eine sehr präzise Hintergrundausblendung. Dieses Feature-Paket bietet selbst unter kritischen Umgebungsbedingungen eine maximale Verfügbarkeit der Anlage. Je nach Sensorversion steht IO-Link zur Verfügung, was insbesondere für die Validierung von Anlagen zur Produktion und Verpackung pharmazeutischer Produkte von Interesse ist. Hinzukommt, dass IO-Link aufwendige Steuerungsprogrammierung reduziert kann, indem es die Möglichkeit bietet, Zusatzfunktionen, wie Zeitmesser oder dezentrale Entprellung, in den Sensor zu integrieren.

Die Gehäusetechnologie der Produktfamilie ist auf höchstmögliche Robustheit und Beständigkeit im Umfeld der hygienischen Produktion ausgelegt. Das Gehäuse besteht aus widerstandsfähigem Edelstahl 1.4404/316L. Dieser kohlenstoffarme Edelstahl weist eine exzellente Beständigkeit auf gegen chlorhaltige Medien wie Desinfektionsmittel auf Hypochloritbasis oder chloralkalische Schaumreiniger, deren oxidative Komponente verstärkt auf Materialien einwirkt. Dies bestätigt beweist auch die Zertifizierung durch Ecolab, bei der das Verhalten der Sensoren im Kontakt mit einer Vielzahl typischer Industriereinigungs- und Desinfektionsmitteln geprüft wird. Hergestellt wird das Gehäuse in einem besonderen Spritzgießverfahren, das eine durchgehende, einstückige Gehäusekonstruktion mit integrierter Steckeranschlusstechnik ermöglicht. Hinzu kommt eine für den Einsatz im Nassbereich optimierte Dichtungstechnik. Auch das Bedienelement – eine in das Gehäuse integrierte, flexible Edelstahlmembran – ist absolut dicht. Alles in allem werden dadurch die Dichtigkeitsanforderungen nach IP 67, IP 68 und selbst IP 69K bei Weitem übertroffen.

Insgesamt bedeutet das besondere, hygienegerechte Design der W4S-3H und der Befestigungstechnik, dass das so eingesetzte System gemäß HACCP keinen kritischen Überwachungspunkt mehr darstellt. Im Pharma-umfeld reduziert dies den Aufwand für bakteriologische Untersuchungen.

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