Sicher verpacken

Sicherheitstechnik

Lichtschranken – Muting, also die sichere Überbrückungsschaltung für Sicherheits-Lichtschranken, garantiert eine sichere Unterscheidung zwischen Mensch und Materialfluss. Wenn die richtige Technik vorhanden ist...

16. Februar 2017

Beim Verpacken von Waren in mittelgroßen Losen in Kartonagen platziert in der letzten Stufe ein Palletierroboter die Kisten auf Europaletten, um diese durch einen Gabelstapler zum eigentlichen Versand per LKW zu transportieren.

Dieser vollautomatische Handling-Prozess birgt eine besondere Gefahr für die Personen: Der Ein- und Ausgangsbereich des Portalroboters hat in der Regel einen Zugang, durch den die bestückten Europaletten aus der Beladestation gelangen können. Damit der Ablauf nicht unnötig verlangsamt wird, ist dieser Öffnungsbereich sehr häufig frei zugängig. Ein solcher Zugang bedeutet aber auch ein erhöhtes Risiko gegen das unbefugte Betreten der Gefahrenstelle.

Der Konstrukteur steht hier vor der Aufgabe, diese Gefahr mit geeigneten Mitteln abzusichern. Ein Lösungsansatz ist zum Beispiel die materielle Absicherung des Zugangsbereiches. Der Gefahrenbereich wird mit einer Tür abgesichert. Diese öffnet sich beim Transport von Material in oder aus der Beladestation. Eine solche Absicherung hat zur Folge, dass die Zykluszeit durch das Öffnen und Schließen der Schutztür erheblich vergrößert wird, was in der Praxis oft unerwünscht und somit nicht akzeptabel ist und häufig zum Überbrücken der Sicherheitseinrichtung führt.

Sicher per Lichtgitter

Eine praxisgerechtere Lösung für dieses sicherheitstechnische Problem ist die Absicherung des Zugangsbereiches mit einer immateriellen Schutzeinrichtung in Form eines Sicherheits-Lichtvorhanges oder -Lichtgitters.

Solche Systeme haben die Eigenschaften, dass beim Unterbrechen des Lichtvorhangs beziehungsweise Lichtgitters über die gefahrbringende Bewegung sicher abgeschaltet wird.

Durchschreitet eine Person den mit Hilfe einer Sicherheitslichtschranke abgesicherten Eingangsbereich, also einer Schleuse, wird unverzüglich die Gefahr bringende Bewegung in der automatischen Beladestation abgeschaltet. Durchläuft zu- oder abgeführtes Material die Lichtschranke, wird der aktive Lichtvorhang ebenfalls unterbrochen, was auch den Portalroboter stillsetzt. Eine Fortführung des Beladeprozesses ist nur durch Betätigen eines Starttasters möglich. Eine solche Absicherung ist ebenfalls nicht sehr anwenderfreundlich und wird in der Praxis meist nicht akzeptiert.

Um sowohl kurze Zykluszeiten zu realisieren als auch eine komplette Absicherung der Anlage zu gewährleisten, ist hier eine Sicherheitslösung Pflicht, die das zu- oder abgeführte Material als solches erkennt und sicher zwischen Mensch und Material unterscheidet. Nur wenn eine Person den Lichtvorhang durchbricht, soll die Gefahr bringende Bewegung abgeschaltet werden.

Wenn Material die Schleuse durchläuft, soll die Sicherheits-Lichtschranke kurzeitig überbrückt werden. Betritt jedoch eine Person den Gefahrenbereich wird diese durch die nicht überbrückte Sicherheits-Lichtschranke erkannt und die Gefahr sicher abgeschaltet.

Damit die Überbrückung auch sicher ist und den einschlägigen Vorschriften entspricht müssen für die sichere Unterscheidung zwischen Mensch und Material mindestens zwei Muting-Sensoren vorhanden sein. Es ist unbedingt notwendig, diese Überbrückungseinheit auf ihre richtige Funktion zu überwachen.

Für die Personenerkennung wird zudem eine selbstüberwachte Sicherheits-Lichtschranke benötigt. Einleiten und Beenden der Überbrückung dieser Einrichtung sind nur bedingt durch den Materialbewegungsprozess erlaubt. Eine Manipulation der Überbrückung muss ausgeschlossen werden und der Personenschutz auch während der Überbrückung gewährleistet sein. Die EN61496/IEC1496 schreibt zusätzlich vor, den Überbrückungszustand durch einen Leuchtmelder anzuzeigen. Dieser ist durch die Überbrückungseinheit zu überwachen.

Viele Lösungen vorhanden

Fiessler Elektronik aus Esslingen hat für diese Aufgaben verschiedene Lösungen entwickelt, mit denen eine optimale Absicherung einer Beladestation abgesichert werden kann. Ist an der Anlage etwa nur eine Schleuse abzusichern, kommt das aufsteckbare Überbrückungssystem PLSG zum Einsatz. Dieses besteht aus der Auswerteeinheit PLSG, einem Sicherheits-Lichtvorhang, beziehungsweise -Lichtgitter der Serie ULVT sowie mindestens zwei Muting-Sensoren. Die Muting-Lampe ist in der Einheit PLSG schon integriert.

Die Auswerteeinheit PLSG besitzt alle Funktionen, die notwendig sind, um Mensch und Material sicher zu unterscheiden und eine Gefahr bringende Bewegung abzuschalten.

Die komplette Sicherheitsfolgeschaltung enthält neben der Stromversorgung die Ansteuerung für Lichtsender, die Lichtgitterüberwachung, eine Anlauf- und Wiederanlaufsperre, Ventil- oder Schützenüberwachung, die Ansteuerung und Überwachung der Muting-Sensoren, die Überwachung der integrierten Muting-Lampe und die Überbrückungsfunktion für die Sicherheitslichtschranke.

Optional lässt sich mit der PLSG auch der komplette Notauskreis überwachen. Eine Zusatzschaltung ist beim Einsatz dieses Überbrückungssystems nicht erforderlich.

Für die Erhöhung der Sicherheitsfunktion enthält das Muting-Schaltgerät eine sichere Zeitüberwachung. Diese Überwachung hebt die Überbrückungsfunktion nach einer einstellbaren Zeit auf. Abhängig von der Dauer, die das Material benötigt, um den Absicherungsbereich zu passieren, kann der Anwender die Zeit zwischen drei und 90Sekunden einstellen. Für Anwendungsfälle, bei denen sich das Material oder etwa ein Regalbedienungsfahrzeug längere Zeit im Absicherungsbereich befinden muss, kann er die Überbrückungseinheit so programmieren, dass die Zeitüberwachung aufgehoben ist.

Für Anlagen mit mehr als einem Eingangsbereich kommt die Sicherheits-SPS FPSC zum Einsatz, die bis zu vier Muting-Stationen gleichzeitig und unabhängig voneinander überwacht. Diese Sicherheits-SPS enthält parametrierbare Muting-Bausteine. Jeder dieser Bausteine beinhaltet die Überwachungsfunktionen aus dem System PLSG mit Ausnahme der integrierten Muting-Lampe.

Sowohl das System PLSG als auch die Sicherheits-SPS FPSC haben im Normalfall eine sehr schnelle Reaktionszeit von 0,5Millisekunden. Damit kann der schützende Sicherheitslichtvorhang so nah wie möglich an der gefährlichen Bewegung montiert werden. mk

Auf einen Blick

Zusammenfassung

• Handling- und Beladestationen in der Verpackungsindustrie benutzerfreundlich lassen sich so absichern, dass die Produktivität der Anlage nicht eingeschränkt ist. 

• Bediener sind gegen Gefahren durch den Portalroboter geschützt, dadurch mehr Akzeptanz.

• Notausüberwachung, EDM (External Device Monitoring) und Muting-Lampe integriert.

• Aufsteckbare Sicherheits-Kleinststeuerung PLSG dezentral direkt an der Schleuse verkabelen. Dadurch kurze Kabelwege für die Muting-Sensoren und Platzeinsparung im Schaltschrank.

• Mit Sicherheits-SPS FPSC bis zu vier voneinander losgelösten Muting-Stationen mit einer Steuerung komplett absichern. 

• Durch offene Systemarchitektur sämtliche Sicherheitsfunktionen in einer Anlage überwachen. 

• Sicherheitsrelais oder -schaltgeräte einsparen und Verkabelungsaufwand im Schaltschrank reduzieren.

Erschienen in Ausgabe: 01/2017