Safe Cut - Sicheres Schutztürsystem für sichere Türzuhaltung und sichere Verriegelung an Papprohr-Schneidemaschine

Wenn in Maschinen Antriebe für Bewegung sorgen, schwere Rollen und Messer rotieren, müssen konsequenterweise gleich mehrere Gefährdungsrisiken abgesichert werden. Weil, so weiß Brodbeck, nicht Produkte allein, sondern erst integrierte Automatisierungs- und Sicherheitslösungen Maschinen sicher, produktiv und einfach bedienbar machen, setzt der schwäbische Maschinenhersteller seit vielen Jahren auf Automatisierungslösungen von Pilz: Im Verbund mit dem konfigurierbaren Steuerungssystem PNOZmulti 2 kommt das Schutztürsystem PSENmlock sowie der codierte Sicherheitsschalter PSENcode als universelle Lösung für nahezu alle Maschinenmodelle zum Einsatz.

Die ungefähr 50 Kilogramm schwere Papphülse von rund zwei Meter Länge mit einem Außendurchmesser von 750 mm rotiert auf einem angetriebenen Dorn. Zwei außen aufliegende Führungsrollen unterstützen die Antriebsbewegung und sorgen für schwingungsfreie Rotation und Stabilität. Von einem horizontal verfahrbaren Unterbett-Schlitten senkt sich ein rotierendes Kreismesser auf die Papphülse hinab. Im Sekundentakt zerlegt das Schneidewerkzeug die Hülse in handliche Abschnitte mit vorab definierten Breiten. Ein Ausstoßer schiebt die einzelnen Ringe vom Dorn in den bereitgestellten Container.

Flexible Schneidemaschine spart Werkzeugwechsel
Die UNI 75 ist eine etwa vier mal zwei und in der Höhe zweieinhalb Meter messende universelle Eindorn-Maschine. Diese absolviert gerade ihre finalen Prüf- und Testläufe. Bereits in wenigen Tagen wird sie beim Auftraggeber ihre Alltagstauglichkeit unter Beweis stellen müssen. „Mit dieser Maschine können unsere Kunden ohne Werkzeugwechsel mit ein und demselben Dorn Hülsen mit Durchmessern von 70 bis 750 mm Außendurchmesser gratfrei schneiden. Schnell, flexibel und bevorzugt geeignet für kleine und mittlere Losgrößen“, erläutert Siegfried Maier, Konstruktionsleiter bei Brodbeck.

Mit seinen Standard- und Sondermaschinen zum Wickeln, Veredeln oder Teilen von Hülsen aus Papier, Pappe oder Kunststoff setzt das mittelständische Familienunternehmen aus dem schwäbischen Metzingen internationale Maßstäbe. Aufgrund seines Qualitäts- und Servicebewusstseins genießt Brodbeck in der Brache einen ausgezeichneten Ruf. Kunden sind Papierfabriken, Hülsen-, Folienhersteller, Druckereien sowie die Textilindustrie.

Automatisierung und Sicherheit kein Widerspruch
Wo Achsen rotieren, Massen in Bewegung und Schneidewerkzeuge in Aktion sind, folgt die Frage nach der Sicherheit für Mensch und Maschine auf dem Fuße. Insbesondere bei der Materialzu- und abfuhr muss bei einigen der Brodbeck-Maschinen der Mensch in den Prozess eingreifen. Sicherheitseinrichtungen dürfen aber weder die Bedienbarkeit noch die Produktivität der Maschine beeinträchtigen oder gar zu Manipulationen anregen.

Brodbeck und Pilz blicken auf eine langjährige konstruktive Zusammenarbeit zurück. Standen zu Beginn konventionelle PNOZ-Schaltgeräte für die sichere Überwachung von Not-Halt und Schutztüren im Mittelpunkt, kommen heute zunehmend flexible Lösungen zum Einsatz. „Innovative Maschinenhersteller wie Brodbeck sind stets an effizienten, reproduzierbaren Lösungen interessiert, die sich auch auf andere Maschinen und Projekte übertragen lassen“, sagt Timo Lurf, Vertriebsingenieur bei Pilz.

Redesign verlangt modernes Sicherheitskonzept
Ziel war ein komplettes Maschinen-Redesign der UNI 75 auf den aktuellsten Stand der Technik mit allen Konsequenzen bis hin zu modernen Steuerungs-, Parametrierungs- und Visualisierungslösungen. Bei der sicheren Zuhaltung von vier Schutztüren war neueste Technologie gefragt: Der Risikobeurteilung folgend darf ein mutwilliges oder versehentliches Öffnen der Schutztüren im laufenden Betrieb keinesfalls möglich sein. Potenzielle Gefahren gehen vor allem vom angetriebenen Dorn, den Führungsrollen, vom Kreismesser sowie von den rotierenden Papphülsen aus. Beim Ausschiebevorgang muss eine sicher reduzierte Geschwindigkeit gewährleistet sein. „Dabei müssen die Schutztüren einer mechanischen Beanspruchung z. B. durch ein aufprallendes Hülsensegment standhalten. Zur Verifikation der funktionalen Sicherheit wurde die EN ISO 13849-1 angewandt. Beginnend mit der Risikobeurteilung über die Ermittlung des Performance Levels bis zur finalen CE-Zertifizierung sind zahlreiche Aspekte zu beachten“, erklärt Timo Lurf. Und Siegfried Maier ergänzt: „Das kann ein kleines mittelständisches Unternehmen alleine gar nicht stemmen, da verlassen wir uns gerne auf die Kompetenz und Expertise eines qualifizierten Partners wie Pilz.“

Verriegelung und sichere Zuhaltung in einem Gerät
Am Anfang stand die Suche nach einem geeigneten Produkt für die sichere Türzuhaltung. Pilz brachte das neue Schutztürsystem PSENmlock als Lösung ins Spiel: Das robuste und kompakte Gerät passt für alle 40-mm-Profilkonstruktionen und bietet eine extrem hohe Zuhaltekraft von 7500 N. „Wir haben PSENmlock im Rahmen einer Pilotanwendung getestet. Überzeugt hat es uns nicht nur deshalb, weil es sichere Verriegelung und sichere Zuhaltung in einem Gerät bietet. Komfortabel sind vor allem die herausragenden Einbau- und Diagnosefeatures, so dass wir die Türsicherung künftig bei all unseren Maschinen einsetzen werden“, sagt Frank Stiefel, Konstrukteur bei Brodbeck. Das spart darüber hinaus Lagerkosten und vereinheitlicht Wartung und Service.

Gerät für alle Einbaulagen
Bei den Standard- und Sondermaschinen von Brodbeck kann die Einbaulage der Türsicherungen durchaus unterschiedlich ausfallen. Das Schutztürsystem PSENmlock bietet den Vorteil, dass die LEDs an drei Seiten angebracht und damit für Diagnosezwecke in jedem Fall gut ablesbar sind. Ein flexibel gelagerter Betätiger sorgt zudem für einen hohen Toleranzausgleich – für den Fall, dass eine Tür mal absacken sollte. Technisch wird die sichere Zuhaltung über eine zweikanalige Ansteuerung realisiert. Die Position des Rolltors überwacht der codierte Sicherheitsschalter PSENcode von Pilz. Er dient sowohl der Stellungsüberwachung von trennenden Schutzeinrichtungen nach EN 60947-5-3 als auch der einfachen Positionsüberwachung. So kann PSENcode je nach Ausführung auch auf kleinstem Raum höchsten Schutz vor Manipulation gewährleisten (Schlüssel-Schloss-Prinzip). Mit dem Safety Calculator PAScal, ebenfalls von Pilz, wurde für sämtliche Sicherheitsfunktionen der einzelnen Schutztüren und Schutzhauben ein Performance Level (PL) d verifiziert. Die an der UNI 75 eingesetzten Pilz-Komponenten sind bis zum höchsten PL e nach EN ISO 13849-1 einsetzbar.

Kleinsteuerung für alle erforderlichen Funktionen
Als zentrale Instanz zur Überwachung der sicheren Signale kommt in der UNI 75 die konfigurierbare Kleinsteuerung PNOZmulti 2 mit den entsprechenden Modulen zum Einsatz. Das Basisgerät PNOZ m B0 stellt 20 sichere Eingänge und 4 sichere Halbleiterausgänge zur Verfügung. Das lediglich 45 mm schmale Modul ist jederzeit flexibel erweiterbar. Über Profinet ist PNOZmulti 2 mit bidirektionaler Kommunikation an die Maschinensteuerung angebunden. Mit dem Softwaretool PNOZmulti Configurator ist die Konfiguration der Sicherheitsschaltung per „Drag & Drop“ schnell und einfach realisierbar. „Im PNOZmulti 2 sind alle für unsere Maschine erforderlichen Funktionen angelegt. Mit dem bedarfsbezogenen Ansatz und der Flexibilität bei der Projektierung haben wir bislang sehr gute Erfahrungen gemacht. Daher wird das flexible Steuerungssystem auch in fast all unseren Maschinen verbaut“, sagt Frank Stiefel.

Tür für Tür systematisch schützen!
Für den Schutztürsensor PSENmlock für sichere Verriegelung und sichere Zuhaltung von Pilz steht im Schutztürsystem auch die Variante „PSENmlock mit Reihenschaltung“ zur Verfügung. Mit ihr können in Kombination mit der Diagnoselösung Safety Device Diagnostics (SDD) von Pilz einzelne Schalter bzw. Türen jetzt auch gezielt angesteuert werden – ganz im Sinne von Industrie 4.0.