Versteckte Sensorik

Gerald Scheffels

Die Maschinen der Remscheider Magurit Gefrierschneider GmbH zerkleinern gefrorene Fleischwaren ebenso wie angefrorene Frischeprodukte. Sie unterscheiden sich durch ihre Leistung und die Schneidwerkzeuge. Gefrierschneider, die nach dem Guillotinenverfahren arbeiten, zerkleinern dabei selbst härteste Materialien. Der Messerkopf wird hier hydraulisch angetrieben. Beim Rotationsverfahren kommen elektromotorisch angetriebene Schneidwalzen zum Einsatz. Frischeprodukte werden schonend mit Sichel- und Rundmessern geschnitten. Neben den Serienmaschinen, die auftragsbezogen produziert werden (Bild 1), entwickelt und fertigt Magurit auch komplette Verarbeitungslinien, die durch die Verkettung mehrerer Einzelmaschinen oder aber durch die Kombination von Funktionen in einer Maschine entstehen. Das Know-how in der Schneidtechnik hat dazu geführt, dass man zunehmend auch Maschinen für andere Einsatzzwecke fertigt. Dazu gehört die Zerkleinerung von kristallinen Bonbonmassen oder von gefrorenem Fruchtsaftkonzentrat.

Da die Maschinen mit großen Kräften und extrem scharfen Schneidwerkzeugen arbeiten ergibt sich ein erhebliches Gefahrenpotenzial, das entsprechend abgesichert werden muss. Daher haben sich die Magurit-Konstrukteure intensiv mit der Sicherheitstechnik und den einschlägigen Richtlinien und Normen befasst. Dipl.-Ing. Dino Vieth, verantwortlich für die Elektrotechnik-Entwicklung: „Die Sicherheit wird frühzeitig in der Konstruktion berücksichtigt und von vorneherein in die Maschine hineinkonstruiert – so fordert es auch die Maschinenrichtlinie.“ Die Absicherung der Maschinen im laufenden Betrieb wird über die in den Normen definierten Mindestabstände erreicht: Der Bediener kann die Schneidwerkzeuge nicht erreichen.

Da Hygiene in der Lebensmittelverarbeitung eine zentrale Rolle spielt, müssen die Maschinen sehr gute Reinigungsmöglichkeiten bieten und entsprechend zugänglich sein. Deshalb hat man für die Reinigung der wesentlichen produktberührenden Maschinenelemente Klappen und groß dimensionierte, schwenkbare Türen vorgesehen. Auch die Stellung dieser Reinigungsklappen muss aus Sicherheitsgründen überwacht werden – sobald der Bediener eine der Klappen öffnet, muss die Gefahr bringende Bewegung zum Stillstand kommen.

Schon aus hygienischen Gründen bieten sich für diese Aufgabe berührungslos wirkende Sicherheitssensoren an (Bild 2). Anders als konventionelle Sicherheitsschalter haben diese Sensoren, ebenso wie ihre Betätiger, eine vollkommen glatte Oberfläche. Noch besser sind die Hygienebedingungen, wenn diese Schalter verdeckt, d. h. hinter Abdeckungen, montiert werden. Das ist überall dort möglich, wo nichtmagnetische Materialien wie Kunststoff oder Edelstahl als Gehäusewerkstoff zum Einsatz kommen.

Magurit hat sich auch noch aus einem anderen Grund für Sicherheitssensoren entschieden. Dino Vieth: „Unsere Maschinen sind im Betrieb hohen Vibrationen ausgesetzt – damit kommen Sicherheitssensoren besser zurecht als die Sicherheitsschalter, weil sie auch bei größerem Türversatz noch einwandfrei arbeiten.“

Neben ganz verschiedenen Bauformen von Sicherheitssensoren kann der Anwender zwischen kodierten und nicht kodierten Bauarten wählen. Bei den nicht kodierten wird z. B. ein konventioneller Magnet als Betätiger verwendet, während bei den kodierten ein Spezialmagnet zum Einsatz kommt. Diese Sensoren bieten somit höheren Schutz gegen das so genannte „Umgehen auf einfache Weise“, das heißt z. B. die Manipulation mit einem Ersatzbetätiger.

Die Normen machen keine explizite Vorgabe, wann kodierte und nicht kodierte Sicherheitsschalter eingesetzt werden müssen. EN 1088 und andere Normen fordern jedoch Manipulationssicherheit: Falls es möglich ist, dass ein Ersatzbetätiger zur Umgehung des Systems verwendet werden kann, soll durch ein „in die mechanische Anordnung eingebautes Hindernis“ verhindert werden, dass die Schalter mit einem solchen Ersatzbetätigungselement betätigt, d. h. manipuliert werden können.

Da Magurit wegen der auftretenden Vibrationen Sensoren mit großem Schaltabstand benötigt, hat man nach einer Lösung gesucht, die auch bei nicht kodierten Sicherheitssensoren ein hohes Maß an Manipulationssicherheit gewährleistet. Deshalb wird der Sensor hinter einem Edelstahlblech eingebaut, so dass der Bediener ihn nicht lokalisieren kann. Die verdeckte Montage trägt zugleich den Hygiene-Anforderungen Rechnung. Der Betätigermagnet ist ebenfalls verdeckt montiert, so dass das Personal keinen Anhaltspunkt hat, wo sich Sensor und Betätiger befinden. Darüber hinaus trifft Magurit weitere Sicherheitsvorkehrungen. Zum Beispiel werden beim Öffnen einer Reinigungsklappe bei laufendem Betrieb die Schneidmesser sofort angehalten. Erst nach dem Reset kann die Maschine erneut gestartet werden.

Der Wunsch eines Anwenders bestand darin, den Schaltschrank rund 60 m entfernt von der Maschine aufzustellen. Hierfür bietet sich die sicherheitsgerichtete Bus-Technik an. Magurit entschied sich für das AS-Interface, dessen Standardprotokoll sicherheitsgerichtete Signale überträgt. Dazu benötigt man einen entsprechenden Sicherheitsmonitor, der die Informationen von bis zu 31 Slaves auswertet und die Freigabe-pfade entsprechend öffnet, und Sicherheits-Schaltgeräte, die – entweder über eine integrierte Anschaltung an den Bus oder über ein separates Eingangsmodul – an den Sicherheitsmonitor angeschaltet werden.

Schmersal hat in den vergangenen Monaten verschiedene Baureihen u. a. von Sicherheitsschaltern, Sicherheitszuhaltungen, Not-Aus-Tastern und Sicherheitssensoren mit integrierter AS-Interface-Safety-at-Work-Anschaltung vorgestellt (Bild 3). Magurit setzt bei der ersten Maschine, die das AS-Interface nutzt, neun Sicherheitsschalter ein, die über AS-Interface Safety at Work kommunizieren. Das bedeutet einen reduzierten Verdrahtungsaufwand und zugleich verbesserte Diagnosemöglichkeiten, weil viele Betriebszustände dokumentiert und abgefragt werden können.

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