Sicherheitszuhaltung bannt Gefahren in Folienverpackungsmaschine

Die italienische ACMI S.p.A. ist auf die Herstellung modernster Abfüll- und Verpackungsanlagen spezialisiert und die Referenzliste liest sich wie das Who’s Who der international bedeutenden Lebensmittel- und Getränkekonzerne. Für die Folienverpackungsmaschine der Serie „Fenix“ hat Schmersal Italia mit der Bolzenzuhaltung „AZM400“ eine Sicherheitslösung entwickelt. 

Inhalt

• Schlüsselfertige Anlagen von ACMI
• Automatisierte Sicherheitslösung gesucht
• Speziell für große Schutztüren konzipiert
• Hohes Sicherheitsniveau und Anlagenverfügbarkeit

Schlüsselfertige Anlagen von ACMI

1984 in der Provinz Parma (in Riccò) gegründet, produzierte ACMI zunächst Palettierer und Entpalettierer, erweiterte jedoch im Laufe der Zeit kontinuierlich sein Produktprogramm. Heute stellt das Unternehmen mit Sitz in Fornovo Taro komplette schlüsselfertige Anlagen her und hat sich einen exzellenten Ruf als Anbieter von innovativen High-Tech-Lösungen erarbeitet.

Innovativ sind auch die Folienverpackungsmaschinen der Serie Fenix. Sie verpacken mehrere Einheiten eines Produkts unter Einsatz von Schrumpffolie oder geeigneter Trays. Die auf diese Weise verpackten Produkte bilden jeweils ein Gebinde, das anschließend mit Palettierern weiter konfektioniert wird. Für den Verpackungsprozess stehen vier unterschiedliche Lösungen zur Verfügung: Einsatz von Schrumpffolie, Einsatz von Pads in Verbindung mit Schrumpffolie, Einsatz von Trays oder Einsatz von Trays in Verbindung mit Schrumpffolie.

Je nach Anwendungsfall wird aus diesen vier Lösungsmöglichkeiten die optimale Methode ausgewählt. Mit der Fenix-Schrumpffolienanlage können so Behälter für die Getränke- und Lebensmittelindustrie in beliebiger Ausführung verpackt werden, wie etwa Getränkedosen, Gläser oder PET-Flaschen in jeglicher Form und Größe.

Automatisierte Sicherheitslösung gesucht

Die Fenix-Anlage wird mit je zwei großen, transparenten Schiebetüren pro Seite abgesichert, die ursprünglich mittels einer mechanischen Vorrichtung geschlossen wurden. In der Entwicklungsphase der Maschine stand noch kein robustes elektromechanisches Schließsystem zur Verfügung, das die Verriegelung der zwei Türen in einem einzigen Schritt ermöglicht hätte.

Gerade mit Blick auf den Trend zu Industrie 4.0 wünschte sich der Maschinenbauer für diese Schutztüren eine automatisierte Lösung, die zudem ein höheres Sicherheitsniveau ermöglicht. Angestrebt wurde der höchste Performance Level PL e.

Der Performance Level PL wird im Rahmen der Risikobeurteilung nach EN ISO 13849-1 bestimmt und je Gefährdungssituation in fünf Stufen, von PL "a" (niedrig) bis PL "e" (hoch) eingeteilt. Eine automatisierte Lösung war auch deshalb wünschenswert, weil die Fenix-Anlage auf einem sehr hohen Effizienz-Level arbeitet, zu dem u. a. der automatische Folienwechsel beiträgt.

Speziell für große Schutztüren konzipiert

Für diese Aufgabenstellung konnte Schmersal Italia die passende Lösung bieten: Speziell für große Schutztüren hat die Schmersal Gruppe die neue Sicherheitszuhaltung AZM 400 entwickelt und 2015 auf den Markt gebracht. Diese Zuhaltung ver- und entriegelt auch unter ungünstigen Bedingungen absolut zuverlässig und gewährleistet damit ein hohes Maß an Sicherheit und Maschinenverfügbarkeit.

Im kompakten Gehäuse des AZM400 befinden sich ein elektromotorisch betriebener und „intelligenter“ Sperrbolzen, der mit dem Betätiger kommuniziert. Er taucht in die Arretierungsöffnung des Betätigers ein und hält die Tür somit sicher zu – mit einer bisher nicht erreichten Zuhaltekraft von 10 kN. Sobald der Sperrbolzen eine ausreichende Eintauchtiefe in der Öffnung erreicht hat, erfolgt die Freigabe – die Schutzeinrichtung gilt dann als sicher zugehalten. Durch eine Magnetfelderkennung wird die ausreichende Überdeckung des Sperrbolzens in der Arretierungsöffnung des Betätigers überwacht.

Außerdem ist in das Gehäuse der Zuhaltung ein sicherheitstechnisch ertüchtigter RFID-Sensor integriert. Er überwacht in der Kommunikation mit dem RFID-Tag im Betätiger die korrekte Position der Schutztür und erlaubt das Ausfahren des Sperrbolzens. Diese sichere RFID-Technik schafft u. a. die Voraussetzung dafür, dass der Anwender zwischen drei Arten der Codierung wählen und somit das angemessene Niveau der Manipulationssicherheit festlegen kann.  Damit erfüllt der AZM400 auch die höchsten Sicherheitsanforderungen gemäß ISO 14119.

Die Sicherheitszuhaltung erreicht sowohl für die Verriegelungs- als auch Zuhaltefunktion ein hohes Sicherheitsniveau von PL e und Kat. 4 nach DIN EN ISO 13849-1 sowie SIL 3 nach IEC 61508. Das hohe Sicherheitsniveau für die Zuhaltefunktion wird u. a. aufgrund des zweikanaligen Entsperrsignals erreicht. Das stellt sicher, dass z. B. durch das Auftreten eines Querschlusses nicht ungewollt entriegelt und ein Zutritt in einen Gefahrenbereich ermöglicht wird.

Hohes Sicherheitsniveau und Anlagenverfügbarkeit

Der AZM400 gewährleitest aber nicht nur ein hohes Sicherheitsniveau, sondern auch einen reibungslosen Ablauf der Prozesse und damit eine hohe Anlagenverfügbarkeit. Ein Beispiel: Schutztüren sind häufig am Anschlag gedämpft, so dass sie nach dem Schließen wieder etwas zurückfedern.

Die Folge: Der Sperrbolzen sitzt nicht mehr mittig in der Arretierungsöffnung des Betätigers und muss dann Querkräfte überwinden. Können diese Querkräfte nicht überwunden werden, wird die Schutztür nicht geöffnet – mit entsprechenden Verzögerungen im Produktionsprozess.

Für die AZM400 kein Problem: Er ermöglicht ein Entsperren gegen eine Querkraft von bis zu 300 N. Zudem ermöglicht die Elektronik in Verbindung mit der Sensorik zahlreiche Zusatzfunktionen wie das Erkennen von Fehlerzuständen: Erreicht der Sperrbolzen im ersten Versuch des Verriegelns nicht den Zustand „gesperrt“, unternimmt er selbsttätig einen zweiten Versuch. Erst wenn dieser ebenfalls scheitert, meldet der AZM400 eine Störung. Das verringert die Anzahl der Störungsmeldungen und schützt das Gerät zugleich vor Beschädigung.

Durch eine enge Kooperation der Electrical-Engineering-Bereiche bei ACMI und Schmersal Italia gelang es, das neue Schließsystem für die Türen in die Fenix-Anlage zu integrieren. Die Herausforderung, das Schließsystem zu automatisieren und den höchsten Sicherheitsstandard nach DIN EN ISO 13849-1 zu erzielen, wurde damit erfolgreich gemeistert.

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