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Sicherheitssensoren So lassen sich Anlagenzugänge zuverlässig kontaktfrei abschalten

| Autor / Redakteur: Damien Wittwer* / Dipl. -Ing. Ines Stotz

Automatisierte Maschinen und Anlagen benötigen in vielen Anwendungen zwingend Sicherheitseinrichtungen, um während des Betriebs einen unbefugten Zutritt oder Zugriff zu verhindern. Berührungsfreie Sicherheitssensoren bieten eine zuverlässige Lösung.

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Berührungsfreie Sicherheitssensoren können in automatisierten Anlagen und Maschinen den unbefugten Zutritt oder Zugriff verhindern.
Berührungsfreie Sicherheitssensoren können in automatisierten Anlagen und Maschinen den unbefugten Zutritt oder Zugriff verhindern.
(Bild: Fotolia: @ Vladimir Vydrin-fotolia.com, Contrinex)

Wo nicht nur das unbefugte Eindringen von Menschen verhindert, sondern auch Lärm, Hitze oder Staub abgeschottet werden sollen, reichen Lichtgitter nicht aus. Klassische Türen, Hauben oder Klappen helfen da weiter, müssen aber an die Anforderungen automatisierter Systeme angepasst werden. Eine solche Anlagen- und Maschinensicherung muss in vielen Fällen drei Funktionen gleichzeitig garantieren: Primär dürfen aus Arbeitsschutz- und Qualitätssicherungsgründen keine Menschen oder Gegenstände in den geschützten Bereich gelangen. Daneben sollten Emissionen zurückgehalten werden und drittens im Arbeitsgang oder bei Fehlern keine Teile in die Umgebung „entweichen“ können. Die einfachste Lösung dafür sind klassische mechanische Einrichtungen, die die Produktion abschirmen, aber bei Bedarf auch einen Zugang gestatten. Wurden Türen und Hauben früher mechanisch verriegelt und per Schloss gesichert, so ist das im Zeitalter der Just-in-Time-Produktion und möglichst hoher Anlagenverfügbarkeit nicht mehr wirtschaftlich.

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Contrinex hat dafür zwei Sicherheitssensoren im Programm, die magnetisch- und RFID-kodiert arbeiten. Beide erkennen die Stellung der Schutzeinrichtung berührungslos und arbeiten damit verschleißfrei mit langen Wartungsintervallen. Sie erlauben für die Fehlerbeseitigung oder Wartung den schnellen Zugang zu einer Maschine ohne lange Schlüsselsuche und garantieren dabei, dass gefährliche Maschinenkomponenten im Moment des Öffnens sicher abgeschaltet werden.

Magnetisch kodierte Maschinensicherung

Herkömmliche Türstellungsschalter sind teuer, durch die erforderliche Justage kompliziert einzubauen und als mechanische Komponente auch vergleichsweise verschleiß- und fehleranfällig. Zudem können mechanische Schalter relativ leicht ausgetrickst werden. Das magnetisch kodierte System (Typ 4 nach ISO 14119) der YSM-Sensorserie ist dagegen durch das Funktionsprinzip höchst resistent gegen Manipulationen vor Ort. Es lässt sich schnell installieren und ist immun gegen eine gegenseitige Beeinflussung benachbarter Sensoren.

Gerade in rauer Umgebung mit Schmutz und Flüssigkeiten, Staub, Spänen oder Rauch sind die neuen Sicherheitssensoren durch das geschlossene Gehäuse (36 x 26 x 13 mm oder 88 x 25 x 13 mm), erheblich besser gegen die Widrigkeiten geschützt als herkömmliche Mechanik. Die Sensoren bieten Schaltabstände von 4 bis 18 mm und arbeiten durch das magnetische Übertragungsprinzip auch hinter einer unmagnetischen Abdeckung wie Kunststoff oder Edelstahl.

In geschlossener Stellung durchflutet dabei das Magnetfeld des Gebermagneten den gegenüber angebrachten Sensor und generiert so die Meldung „Geschlossen“. Das erlaubt eine sichere Bauweise der Schutzeinrichtung, z. B. mit abgedeckter Mechanik, gewährleistet gleichzeitig aber auch die leichte Reinigung aller offenen Flächen. Dafür erfüllt der Sensor die Anforderungen nach IP 6K9K, ist also staub- und wasserdicht, selbst bei Hochdruck- und Dampfreinigung. Damit eignen sich die Sicherheitssensoren für Lebensmittel- und Pharma-Anwendungen.

Einsatzbereich von Pharma bis Metallverarbeitung

Die robusten Sensoren können in vielen Anwendungen, auch wie Pharmaindustrie oder Metallbau, die Anlagensicherheit überwachen. Sie sind geeignet für Washdown-Bereiche mit Ecolab-Zulassung und vertragen den Hochtemperaturbetrieb, je nach Ausführung bis zu 80 °C. Sie funktionieren auch durch den in der Pharmaindustrie üblichen, unmagnetischen, rostfreien Edelstahl hindurch. Aber auch der klassische Einsatz in rauen Umgebungen ist mit der Schutzart IP 67 (EN 60529) und IP 6K9K problemlos möglich.

Der weite Schaltabstand erlaubt eine flexible Positionierung, die Installation wird durch das kompakte Gehäuse und die einfache Verdrahtung mit optionalen, vorverdrahteten M12-Steckern oder 8-adrigem 0,25-mm²-Kabel erleichtert. So ist eine hochbelastbare Sicherheitseinrichtung gemäß EN/ISO 13849-1 Kategorie 4 schnell eingerichtet. Damit lassen sich beispielsweise gefährliche Anlagen wie Roboterzellen, industrielle Pressen, Schweißeinrichtungen, Verarbeitungsgeräte, Spritzgießmaschinen und automatisierte Verpackungslinien absichern.

Eine weitere Anwendung sind Laserschneidegeräte. Sie erlauben heute Präzisionsschnitte mit hoher Geschwindigkeit und hoher Qualität in dünnen und dicken Metallteilen. Darin werden typischerweise Laser der Klasse 3B oder 4 eingesetzt mit einer Leistung von bis zu 30 kW. Die Risiken für die menschliche Gesundheit sind bekannt, eine sichere Einkapselung des Lasers ist daher unerlässlich und der Laserstrahl muss absolut zuverlässig abschalten, sobald eine Zugangstür oder Abdeckung geöffnet wird.

Die YSM-Sensoren können hier, unauffällig an Türen, Hauben oder Abdeckungen angebracht, den Zugang zum Arbeitsbereich überwachen. In Verbindung mit einem geeigneten Sicherheitsrelais bieten sie damit eine wirtschaftliche und robuste Lösung, die Bediener und Wartungspersonal zuverlässig schützt.

Buchtipp

Das Buch Industriesensorik beschreibt die Entwicklung und die praktische Anwendung der wichtigsten Sensoren. Durch anwendungsbezogene Fehleranalysen von Messsystemen, Sensoren und Sensorsystemen, jeweils ergänzt durch viele detaillierte, vollständig durchgerechnete Anwendungsbeispiele, eignet sich das Buch nicht nur für Studenten, sondern auch für Ingenieure und Techniker verschiedener Fachrichtungen.

Anlagen mit vielen Zugängen per RFID schützen

Sollen viele einzelne Zugänge an einer Anlage überwacht werden, sind die RFID-Sensoren der YSR-Serie die passende Lösung. An jeder Abdeckung der Maschine wird ein RFID-Chip exakt gegenüber dem Sensormodul angebracht. In geschlossener Stellung erkennt der Sensor den Chip, andernfalls schaltet er über ein Relais die Anlage ab. In Reihe geschaltet lassen sich seriell bis zu 30 Sensoren mit nur einem Relais oder Controller verbinden und damit mehrere Türen überwachen.

Der RFID-Code der YSR-Ausführung kann dabei entweder zufallsgeneriert sein oder per Teach-Funktion festgelegt werden. Eine externe Geräteüberwachung und ein Feedback-Signal stehen ebenfalls zur Verfügung. Der Sensor ist für Washdown-Bereiche bis zu 70 °C ausgelegt und widersteht auch rauen Umgebungsbedingungen. Damit ist auch diese Sensorbaureihe vielfältig einsetzbar. Anwendungsfälle mit vielen zu überwachenden Zugängen finden sich zum Beispiel in der Verpackungstechnik.

Auch in der Lebensmittelverpackung sind Anlagen hochautomatisiert, meist mit mehreren diskreten Prozessstufen. Produkte werden dabei oft auf Förderbändern in hygienischer Umgebung unter Einhaltung strenger Reinigungsvorschriften transportiert. Geschlossene Förderbänder sind hier eine preiswerte Methode, um das geforderte Hygienelevel zu erhalten, die Integrität des Produkts zu bewahren und einen zuverlässigen Transport sicher zu stellen. Abnehmbare Inspektionsklappen ermöglichen dabei den Zugang zu den Bändern für Einrichtung, Routinewartung und Fehlersuche. Jede Verpackungslinie verfügt dazu über mehrere Inspektionspunkte, die einen schnellen Zugang zu jedem Punkt entlang des Förderbands ermöglichen.

YSR-Sicherheitssensoren, die an jeder Inspektionsplatte angebracht sind, stellen dabei sicher, dass der Förderer sofort stoppt, sobald einer der Zugänge geöffnet wird. Mit Abmessungen von 36 x 26 x 13 mm (L x B x H) können die kompakten Sensoren in der Anlage sowohl frontal als auch im 90°-Winkel angebracht werden. Als Anschlussvarianten stehen M12-Stecker oder 8-adrige 0,25 mm2-PVC-Kabel zur Verfügung. Robust aufgebaut in Schutzart IP 67 (EN 60529) und IP 6K9K (ISO 20653) und Ecolab-Zulassung decken sie die Anforderungsbandbreite von hygienischen bis rauen Einsatzfeldern ab.

Moderne, berührungslos arbeitende Sicherheitssensoren unterstützen den wirtschaftlichen Betrieb von automatischen Anlagen und Maschinen. Sie verbessern den Arbeitsschutz, optimieren die Sicherheit und lassen sich leicht in Steuerungssysteme einbinden. Zudem bieten sie als verschleißfreie Sensoren lange Wartungsintervalle und senken so die Betriebskosten bei erhöhter Maschinenverfügbarkeit.

* Damien Wittwer, International Product Manager Safety, Contrinex

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