Anwenderbericht : Einrichten an der laufenden Maschine: Wie Niko Nahrungsmittel-Maschinen seine Anlagen sicher macht

Ratternd schnell und ohne Unterbrechung laufen die Produktions- und Abfüllanlagen in der Lebensmittelindustrie. Der deutsche Maschinen- und Anlagenbauer Niko hat sich dabei auf die Avantgarde dieser Anlagen spezialisiert. Als Rundfüllmaschinen werden Abfüllanlagen für stückartige Produkte, wie beispielsweise Gurken und Kirschen, oder Flüssigkeiten, wie Saucen, Lake oder Getränke, bezeichnet. Diese Hochleistungsmaschinen schaffen es bis zu 24.000 Gebinde pro Stunde zu je 720 ml zu befüllen. Um eine Rundfüllmaschine optimal für die jeweiligen Produkte und Gebinde einzustellen, ist aber häufig ein Einrichtbetrieb durch einen Mitarbeiter erforderlich. Wegen der hohen Betriebsgeschwindigkeiten sind diese Maschinen standardmäßig mit Sicherheitstüren ausgestattet. Öffnet ein Mitarbeiter diese Tür, würde die Anlage normalerweise stehenbleiben. Was aber wiederum für einen Einrichtbetrieb kontraproduktiv wäre. Getreu dem Motto „Nur sichere Maschinen stellen sichere Produkte her“, wird Qualität bei Niko großgeschrieben. Deshalb muss dieses Einrichten der Anlage so gestaltet sein, dass der Mensch ohne Gefahr für seine Gesundheit sicher in die laufende Maschine eingreifen kann. Deshalb setzen die deutschen Maschinenbauer auf Frequenzumrichter mit integriertem Sicherheitsmodul von Danfoss und schaffen es so, die funktionale Sicherheit direkt in den Antrieb hinein zu verlagern.

Seit 1976 baut Niko Nahrungsmittel-Maschinen qualitativ hochwertige Maschinen und Anlagen für die Obst-, Gemüse- sowie Getränkeindustrie. Das Produktprogramm reicht von Maschinen und Anlagen für die Produktaufbereitung bis hin zur Abfüllung der fertigen Produkte. Die Maschinenbauer aus Nordrhein-Westfalen haben sich dabei auf kundenspezifische Anforderungen konzentriert. Für sie spielt es keine Rolle, ob es um einzelne Anlagenkomponenten oder komplette Linien geht. Eine ihrer Spezialitäten liegt auf diesen sogenannten Rundfüllmaschinen. Diese Hightech-Maschinen bilden meist einen Teil einer ganzen Anlage. Sie sind in der Lebensmittelindustrie besonders beliebt, weil sie unter anderem über getrennte Zuläufe für die Gebinde und für das Produkt verfügen. Die zu füllenden Gebinde fahren über eine Schnecke und einen Einlaufstern in den Abfüllbereich der Maschine. Die Produkte nehmen währenddessen einen separaten Weg zum Vibrationsrundfülltisch. Selbst bei Glasbruch ist so sichergestellt, dass keine Glasstücke in den Produktstrom gelangen, da die Gebindezuführung vollständig vom Produktzulauf getrennt ist. Der Vibrationsrundfülltisch füllt die Produkte in die einlaufenden Gläser oder Dosen. Frequenzumrichter steuern dabei die Vibrationsmotoren des Fülltisches. Sie sind stufenlos einstellbar und garantieren eine gleichmäßige Füllung der Gebinde und auch stückartige Produkte, die sich so schonend und problemlos abfüllen lassen. Auch der Antrieb für die Drehbewegung ist frequenzgeregelt. Die Rundfüllmaschine kann sich so je nach Ausführung im oder gegen den Uhrzeigersinn drehen und lässt sich so optimal in die Produktionsanlage integrieren.

Diese Abfüllanlagen arbeiten mit sehr hohen Geschwindigkeiten. So schaffen die von Niko entwickelten Rundfüller es, bis zu sechs Gebinde pro Sekunde zu befüllen. Gerade wegen dieser rekordverdächtigen Zeit sind diese Maschinen daher meist mit sicherheitsverriegelten Schutztüren ausgestattet. Öffnet sich die Tür, stoppt demnach die Maschine. Zum optimalen Einrichten der Anlage ist es jedoch notwendig, direkt im Gefahrenbereich am laufenden Betrieb zu arbeiten. In diesem Zeitpunkt muss daher sichergestellt sein, dass die Maschine nur mit einer Geschwindigkeit läuft, die ein sicheres Arbeiten auch zulässt. Gerade von den beweglichen Teilen der Maschine geht eine große Gefahr aus. Es kann leicht zu Quetschungen kommen, aber auch Kleidungsstücke, die sich in der Anlage verfangen, können Mitarbeiter in die Maschine hineinziehen. Und nicht nur das: Auch herausschleudernde Teile können eine Gefahr darstellen. Um Verletzungen zu verhindern, müssen diese Rundfüllmaschinen daher für den Einrichtbetrieb mit zusätzlichen Sicherheitsfunktionen ausgestattet werden. Im konkreten Fall von Niko mit einem Totmannknopf und einer deutlich reduzierten Drehgeschwindigkeit. Möglich macht das ein Frequenzumrichter mit integriertem Sicherheitsmodul von Danfoss. Nach dem Öffnen der Schutztüre und Betätigen des Schalters ist so das Einrichten der Rundfüllmaschine in einem sicheren Drehzahlbereich möglich.

Die optionale VLT Safety Option MCB 151 von Danfoss lässt sich direkt in den Frequenzumrichter integrieren, was nicht nur Kosten spart, sondern auch externe Komponenten wie Schütze oder Auswertmodule unnötig macht. Dies spart enorm viel Platz in der Anlage bzw. dem Schaltschrank und reduziert gleichzeitig den Verkabelungsaufwand. Da sich alle Funktionen in einem Gerät befinden, ist auch die Fehlerdiagnose um einiges leichter. Über die eigene PC-Software mit der Bezeichnung „VLT Motion Control Tool MCT 10“ lässt sich das Sicherheitsmodul einfach einrichten und überwachen. Günstig ist, dass das Programm auch die für die Sicherheitsabnahmen notwendige Nachweisdokumentation erstellen kann. Um also ein optimales Einrichten der Abfüllmaschine bei geöffneten Schutztüren zu ermöglichen, muss diese langsam und gezielt anfahren. Das Sicherheitsmodul VLT Safety Option MCB 151 erweitert die serienmäßige STO-Funktion des VLT AutomationDrive um die dafür benötigte Funktion „sichere Geschwindigkeit SLS“. Mit dieser SLS-Funktion für „sicher begrenzte Geschwindigkeit“ überwacht das Modul, ob der Antrieb eine festgelegte Geschwindigkeit überschreitet oder ob er diese einhält. Weil der Motor so nur mit einer begrenzten Geschwindigkeit laufen kann, ist ein sicherer Einrichtvorgang auch bei offenen Schutztüren möglich. Dies ist ausreichend, um die Anlage optimal einzurichten, und gleichzeitig langsam genug, um ein sicheres Einrichten zu gewährleisten. Die SLS-Funktion können die deutschen Maschinenbauer sowohl mit als auch ohne Rampe konfigurieren.

Wenn aber dennoch ein Notfall eintritt, muss die Anlage schnell stoppen, um Gefahren für den Bediener, Verletzungen und Schäden zu vermeiden. Auch hier hilft die VLT Safety Option von Danfoss weiter. Über die SS1-Funktion der Option ist der Not-Halt-Schalter der Rundfüllmaschine realisiert. Betätigt ein Bediener also den Schalter, fährt der Antrieb dank der SS1-Funktion auf 0 Hz herunter. Dies geschieht entweder über eine voreingestellte Rampe oder innerhalb eines festgelegten Zeitraums. Ist es gefordert, schaltet der Antrieb danach vollständig ab. Diese integrierte Sicherheitsoption lässt sich schnell und einfach über das aufsteckbare Display parametrieren. Sie ist vollständig in das Windows-basierte Engineering-Tool VLT Motion Control Tool MCT 10 integriert. Dies ermöglicht eine einfache Inbetriebnahme und Wartung mithilfe des Computers. Der Datenaustausch zwischen Programm und Frequenzumrichter erfolgt über eine sogenannte RS485-Schnittstelle, Feldbus oder einen USB-Anschluss. Bei entsprechend angeschlossenen Geräten kann so die Parametrierung auch online erfolgen. Dadurch wird die Konfiguration des Umrichters noch einfacher, die Fehlersuche schneller und das Erstellen der für die Sicherheitsabnahmen notwendigen Nachweisdokumentation noch leichter. Wer also eine bewährte und kostengünstige Alternative zu externen Sicherheitskomponenten sucht, ist bei dem integrierten Sicherheitsmodul von Danfoss an der richtigen Adresse. Gerade für den Einrichtbetrieb bei Maschinen der Lebensmittelindustrie verringert sich das Risiko für den Mitarbeiter signifikant. Danfoss-Frequenzumrichter – ergänzt mit einem Sicherheitsmodul – ermöglichen so ein optimales Einrichten auch für den laufenden Betrieb.

Was: Frequenzumrichter mit serienmäßiger Sicherheit, STO-Funktion gemäß ISO 13849- 1 PL d und SIL 2 gemäß IEC 61508/IEC 62061

Wurde adaptiert mit: VLT Safety Option MCB 150

Neue Sicherheitsfunktionen: SLS (Safe Limited Speed), SS1 (Sicherer Stopp 1), SMS (Safe max. Speed), Jog-Drehzahlmodus gemäß ISO 13849-1 bis PL d sowie gemäß IEC 61508/IEC 62061

Besonders weil: Die Option lässt sich direkt in den Frequenzumrichter integrieren und ist damit für eine Anbindung an gängige Sicherheitsbussysteme vorbereitet.

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Niko Nahrungsmittel-Maschinen baut seit 1976 qualitativ hochwertige Maschinen und Anlagen für die Obst- und Gemüseindustrie sowie für die Getränkeindustrie. Das Produktprogramm reicht von Maschinen und Anlagen für die Produktaufbereitung bis hin zur Abfüllung der fertigen Produkte.

Die Danfoss Gruppe ist ein weltweiter Hersteller von Frequenzumrichtern. Als vom Motorhersteller unabhängiger Produzent lassen sich diese Frequenzumrichter einfach und schnell an jede Motortechnologie für höchste Energieeffizienz anpassen.