Sicherheit und Hygiene

Frank Schmidt, Dipl.-Ing. Georg Töpler

Im Maschinen- und Anlagenbau werden zumeist elektromechanische Sicherheitsschalter verwendet, wenn es um die Absicherung von Schutztüren geht. Die Hersteller von Nahrungsmittelmaschinen und anderen Maschinen, bei deren Betrieb hohe Anforderungen an die Hygiene gestellt werden, machen hier seit vielen Jahren eine Ausnahme: Sie verwenden berührungslos wirkende Sicherheitssensoren.

Dafür gibt es einen guten Grund, denn diese Art der Stellungsüberwachung von Schutztüren lässt sich so verwirklichen, dass auch strenge Anforderungen an die Hygiene erfüllt werden. Dem Konstrukteur bieten sich hier zwei Möglichkeiten. Genau wie ein konventioneller Sicherheitsschalter werden der Sicherheitssensor und der dazugehörige Betätigungsmagnet am Rahmen der Schutztür bzw. an der Schutztür selbst angebracht. In diesem Falle ist der Konstrukteur gehalten, Sicherheits-sensoren mit codierten Magneten zu verwenden. Diese Sensoren können von herkömmlichen Magneten nicht betätigt werden und sind daher manipulationssicher.

Eine fast noch elegantere Möglichkeit besteht darin, die Sicherheitssensoren und auch die Betätigungsmagnete verdeckt zu montieren. Dies bietet sich an, da die magnetischen Signale durch die in der Lebensmittel- und Pharmaindustrie häufig eingesetzten, hygienegerechten Werkstoffe Edelstahl und Kunststoff hindurch wirkt. Somit kann man völlig glatte Oberflächen erzeugen, die hygienisch einwandfrei sind. Zudem ist diese Lösung auch in Verbindung mit einem nicht codierten Sicherheitssensor sozusagen automatisch manipulationssicher, weil der Bediener den Sensor nicht lokalisieren kann. Ein Umgehen auf einfache Weise – so lautet der normenkonforme Ausdruck, d.h. ein Betätigen des Sensors durch einen separaten Magneten ist infolgedessen nicht möglich.

Die Sicherheitssensoren sind aber nicht nur hygienegerecht, sondern dank ihrer glatten Betätigungsflächen und der vergossenen Gehäuse auch unter rauen Umgebungsbedingungen wie z.B. bei Feuchtigkeit einsetzbar. Das heißt für den Hygiene-Betrieb: Sie sind reinigungsfreundlich.

In manchen Fällen muss der Konstrukteur einer hygienegerechten Maschine oder Anlage auf Sonderlösungen zurückgreifen und vielleicht auch Funktionseinschränkungen in Kauf nehmen, um die Hygieneanforderungen zu erfüllen. Bei Sicherheitssensoren ist dies nicht der Fall. Hier trifft eher das Gegenteil zu: Im Vergleich zu elektromechanischen Sicherheitsschaltern bieten Sicherheitssensoren auch dann Vorteile, wenn es nicht um die Hygiene geht. Zum Beispiel tolerieren sie einen größeren Versatz der Schutztür, weil kein mechanischer Betätiger in den Sicherheitsschalter einfahren muss. Das erhöht die Verfügbarkeit und ermöglicht eine einfachere Montage. Zudem sind sowohl der Sensor als auch der Magnet (der keine eigene Stromversorgung benötigt) außerordentlich kompakt, so dass sie sich sehr gut in die Umgebungskonstruktion integrieren lassen. Da es für Sicherheitssensoren eine weltweit geltende Produktnorm gibt (IEC EN 60947–5–3), die die Sensoren in so genannte PDF-Klassen einordnet, werden entsprechend abgesicherte Schutzeinrichtungen weltweit akzeptiert.

Die Schmersal-Gruppe bietet ein umfassendes Programm an baumustergeprüften codierten und nicht codierten Sicherheits-sensoren in verschiedenen Bauformen und mit unterschiedlichen Schaltabständen. In den vergangenen Monaten wurden zudem mehrere neue Baureihen von Sicherheits-sensoren vorgestellt, darunter die BNS 30-Baureihe (Bild 1). Diese Sensoren sind in einem zylindrischen 30 mm-Messinggehäuse mit Schutzart IP 67 untergebracht und damit für raue Umgebungsbedingungen geeignet. Dank großer Schaltabstände von 8 bzw. 18 mm (sao bzw. sar) eignet sich diese Baureihe sehr gut für den verdeckten Einbau. Ebenfalls neu ist die BNS 16-Baureihe, deren Abmessungen mit denen des elektromechanischen Sicherheitsschalters AZ -16 kompatibel ist.

Als weitere kompatible Alternative zum AZ 16 hat Schmersal den Sicherheitssensor BZ 16 (Bild 2) entwickelt, der nach einem redundanten Wirkprinzip arbeitet. Auch die CSS 180-Baureihe (Bild 3) im kompakten M 18-Normgehäuse, die erstmals auf der diesjährigen SPS/IPC/Drives vorgestellt wird, nutzt ein neues Wirkprinzip. Bis zu sechs CSS 180 lassen sich in Reihe schalten, ohne dass das hohe Sicherheitsniveau (bis zur Steuerungskategorie 4 nach EN 954–1) beeinträchtigt wird.

Neu im Schmersal-Programm sind auch zwei Baureihen von Sicherheitssensoren mit integrierter AS-Interface Safety at Work-Anschaltung, die sich direkt – ohne separate Eingangsmodule – an den AS-Interface-Sicherheitsmonitor anschalten lassen. Durch die Integration in das Datenbusprotokoll vereinfacht sich die Installation wesentlich, denn sicherheitsgerichtete und konventionelle Signale werden, ebenso wie die Stromversorgung, über ein und das selbe Flachbandkabel übertragen. Zugleich verbessern sich die Diagnosemöglichkeiten.

Neben der Sicherheit spielt in einigen Anwendungen der Ex-Schutz in Verbindung mit der Hygiene eine wichtige Rolle. Für solche Einsatzfälle hat Steute die berührungslos wirkenden Magnetschalter der EEx RC-Baureihe (Bild 4) entwickelt. Sie eignen sich, als Alternative zu mechanischen Positionsschaltern, für Positionieraufgaben. Die Schutzart IP 67 lässt auch den sicheren Einsatz in Nassbereichen zu. In der Standardversion werden die Magnetschalter mit einem stabilen Messinggehäuse geliefert; für Hygiene-Anwendungen steht eine Variante mit NiRo-Gehäuse zur Verfügung. Die EEx RC-Baureihe ist gemäß der Atex 95-Richtlinie (94/9/EG) für den Einsatz in den Zonen 1 und 2 (Gas-Ex) sowie 21 und 22 (Staub-Ex) zugelassen. Sie kann wahlweise mit einem Schließer, Öffner oder Wechslerkontakt ausgestattet werden. Die Schaltabstände liegen je nach eingesetztem Betätigungsmagneten zwischen 3 und 30 mm.

Sicherheitssensoren

cav 479

EEx RC-Magnetschalter

cav 480