Sichere Stapelwender und Logistiksysteme im Druckbereich

Sicherheitstechnik ist in vielen Anwendungen heute deutlich anspruchsvoller als noch vor wenigen Jahren. Hochleistungsmaschinen arbeiten immer schneller und erfordern auch im Umfeld eine reibungslose Logistik, die es abzusichern gilt. Ein typisches Beispiel liefert die Druck- und Papierindustrie, für die die Firma Krifft & Zipsner GmbH ein wichtiger Partner im Bereich der Logistik und Druckvorbereitung ist. Im Rahmen der Sicherheitstechnik setzt der Maschinenbauspezialist unter anderem die Safebox ein. Das Sicherheitsauswertesystem aus dem Hause Pepperl+Fuchs trägt durch Kompaktheit, Flexibilität und einfache Konfiguration zu einer Rationalisierung der Anlagen bei.

Druckmaschinen gehören zu den komplexesten und teuersten Produkten, die die Maschinenbauindustrie hervorbringt. Damit sich die hohen Anschaffungskosten amortisieren, sind Maschinenstillstände soweit wie möglich zu vermeiden. Parallel zur Steigerung der Druckleistung gewinnt daher die Automatisierung der Logistikprozesse rund um die Maschinen eine immer wichtigere Rolle. Druckbögen müssen rechtzeitig am Anleger zur Verfügung stehen, an der Auslage ist für einen reibungslosen Abtransport der bedruckten Bögen zu sorgen. Nur so sind die Hochleistungsmaschinen fähig, Druckaufträge ohne Unterbrechung zu erledigen. Jeder unnötige Stop der Maschinen kostet Zeit und produziert Ausschuss, da die Druck- und Farbparameter jedes Mal neu einzustellen und zu optimieren sind.

Die Krifft & Zipsner GmbH mit Sitz in Steinebach/Sieg hat sich auf die Logistik und Automatisierung im Bereich von Druck- und Stanzmaschinen spezialisiert und gilt hier als technologischer Vorreiter. Krifft & Zipsner beschäftigt derzeit 50 Mitarbeiter. Schwerpunkte des Produktprogramms bilden unter anderem intelligente Stapelwender mit Rüttel- und Belüftungsanlagen, Transferwagen, Drehteller sowie Rollen-, Ketten-, und Bandfördersysteme einschließlich Vertikalförderer (Aufzüge). Die Logistiksysteme sorgen beispielsweise für einen automatischen Ablauf an der Auslage und am Anleger der Druck- und Stanzmaschinen und ermöglichen so dauerhafte Höchstleistungen mit Non-Stop-Abläufen bei gleichzeitiger Personalentlastung. Frank Schmitt, Betriebsleiter bei Krifft & Zipsner, betont: „Ein typisches Markenzeichen für uns ist es, keine Komponenten bzw. Produkte von der Stange zu liefern, sondern Anlagen so zu planen und kundenspezifisch zu konstruieren, dass sie sich nahtlos in die vorhandenen Systeme einfügen.“

Druckbögen aus Papier oder Karton können beim Betreiber von Druckmaschinen auf den verschiedensten Palettentypen angeliefert werden, z.B. auf Einwegpaletten. Auf Verfahrwagen gelangen sie vom Eingangslager zu den Stapelwendern, die im weiteren Verlauf bei der zentralen (Druck)-Vorbereitung eine wichtige Aufgabe übernehmen. Je nachdem wie lange ein Stapel Druckbögen bereits lagert, besteht durch das nicht unerhebliche Eigengewicht die Gefahr, dass einzelne Bögen aneinander haften. Das trifft insbesondere auf die unten liegenden Bögen zu, die die gesamte Last tragen. Der Einzug von Mehrfachbögen in Druckmaschinen stört den kontinuierlichen Ablauf empfindlich und ist deshalb mit allen Mitteln auszuschließen. Wesentlich dazu bei tragen sogenannte Stapelwender, indem sie die kompletten Druckbogenstapel um 180 ° drehen. Während dieses Vorgangs werden die Druckbögen mit entsprechenden Vorrichtungen gerüttelt und belüftet sowie kantengenau ausgerichtet. Danach entfernt der Stapelwender die Holz- bzw. Einwegpalette und ersetzt sie durch eine Systempalette. Die derart behandelten und kantengenau ausgerichteten Stapel sind nun bereit für den Druckprozess. Bei Druckmaschinen mit Non-Stop-Palette (Systempalette) am Anleger sind die Stapel zusätzlich auf Mitte zu zentrieren. Über Transferwagen gelangen die Stapel anschließend zur Druckmaschine.

Überall dort wo Maschinen solche gefahrbringenden Bewegungen ausführen, sind die einschlägigen Sicherheitsvorschriften des Personenschutzes zu beachten. Auch kurze Unachtsamkeiten des Bedienpersonals dürfen nicht zu Scher-, Quetsch- und Stoßverletzungen führen. Geht man davon aus, dass eine Palette mit Druckbögen zwischen einer und eineinhalb Tonnen wiegt, sind im Beispiel des Stapelwenders gewaltige Kräfte im Spiel, wenn ein Stapel gerade bewegt, gerüttelt und belüftet wird (s. Abb. 1). Alle freien Zugänge zur Maschine sind mit entsprechenden Lichtschranken und Lichtgittern abgesichert. Als ständig aktive Sicherheitslichtschranken kommen von Pepperl+Fuchs Sensoren des Typs SLA29 zum Einsatz, deren Wirkbereich mit Hilfe von Umlenkspiegeln sinnvoll erweitert wird. Je nach Gefährdungspotenzial sind zusätzlich als Option Sicherheitslichtvorhänge SLC30 als Handschutz erforderlich.

Um das Sicherheitssystem zu überbrücken wenn ein Stapel automatisch in die Maschine hineinfährt bzw. sie verlässt ist außerdem eine Mutingeinrichtung installiert. Sie besteht aus zwei mal zwei gegenüberliegenden Lichttastern als Mutingsensoren, deren Reichweite jeweils auf die Hälfte der zu überwachenden Strecke eingestellt ist. Je nach Bewegungsrichtung der Ladung beim Rein- oder Rausfahren aktiviert das innere oder äußere Sensorpaar das Muting (s. Abb. 2).

An Druckmaschinen bei denen die Krifft & Zipsner GmbH als Systemlieferant für die automatischen Logistiksysteme am Anleger und an der Auslage zuständig ist, schützen Lichtgitter vom Typ SLP8-2 jeweils am Palettensammler bzw. am Palettenspender vor gefahrbringenden Bewegungen (s. Abb. 3). Es handelt sich um zweikanalige Lichtgitter mit Aktiv- und Passivsäule, d.h. in der aktiven Seite sind sowohl die Sende- und Empfangselemente untergebracht, während die Passivseite im Wesentlichen aus Spiegeln zum Umlenken der Strahlen besteht. Ein elektrischer Anschluss ist somit nur auf der Aktivseite erforderlich.

Alle Sicherheitskomponenten rund um den Stapelwender sind an das Sicherheitsauswertesystem Safebox von Pepperl+Fuchs angeschlossen. Das modulare System erlaubt bedarfsgerechte Konfigurationen für sämtliche Sicherheitssensoren und -schalter in kleinen bis mittelgroßen Anlagen. Zuvor wurden von Krifft & Zipsner pro Maschine vier unterschiedliche Schaltgeräte von zwei Herstellern eingesetzt, unter anderem für die Dauerlichtschranken das Auswertegerät SLVA-4K und für die gemuteten Lichtschranken den Typ SLVA-8K. Alle diese Funktionen übernimmt jetzt die Safebox einfacher und rationeller.
Die SafeBox besteht aus einem Baugruppenträger mit Backplane, der je nach Bedarf flexibel mit Funktionsmodulen bestückbar ist. Verschiedene Gehäusegrößen bieten zwischen zwei und acht Steckplätze mit insgesamt bis zu 32 Kanälen zum Anschluss von ein- und zweikanaligen Sicherheitssensoren. Das System eignet sich für alle gängigen optoelektronischen und mechanischen Schutzeinrichtungen und Sicherheitsschalter der Kategorien 1-4 nach EN 954-1. Es lassen sich mehrere Not-Aus-Kreise bzw. Abschaltgruppen bilden, z. B. zum verzögerten Stillsetzen von Anlagenkomponenten.

Bei der Entscheidung des Logistikspezialisten für die Safebox war nicht zuletzt wichtig, dass es sich ohne PC-Einsatz in Betrieb nehmen und warten lässt. Zur Konfiguration des Systems sind keinerlei Programmierarbeiten, Verknüpfungen von Ein- und Ausgängen, Adressvergaben oder Extraverkabelungen notwendig. Baugruppenbezogene Funktionen stellt man über DIP-Schalter ein, während verschiedene Abschaltgruppen z. B. allein über die Art und Reihenfolge der Module in der Bestückung festgelegt werden. Die SafeBox verfügt über Gerätezulassungen nach IEC 61496-1 und EN 61508 (SIL3) und unterstützt die Not-Stop-Funktionen der Kategorien 0 und 1 sowie die verschiedenen Muting-Arten. Im Fehlerfall liefern Fehlercodes einer 7-Segmentanzeige in Verbindung mit Leuchtmeldern an den betreffenden Modulen eindeutige Service-Informationen zum Auffinden der Fehlerursache. Falls erforderlich lassen sich die Fehlercodes und Fehlerprotokolle auch über eine RS485-Schnittstelle auslesen.

Joachim Albertz, Produktmanager für Sicherheitstechnik bei Pepperl+Fuchs, ergänzt: „Die Safebox schließt leistungsmäßig die Lücke zwischen Lösungen mit Einzelanschaltung und teuren Systemen mit Sicherheitsbus durch ein flexibles und modular an die jeweiligen Aufgabenstellungen anpassbares System. Wurden bisher für Lichtschranken, Lichtgitter, Schaltleisten, Trittmatten, Not-Aus-Schalter usw. jeweils eigene Auswertegeräte von teilweise unterschiedlichen Herstellern benötigt, so reduziert die Safebox diese Teilevielfalt nun auf ein einziges System mit wenigen Komponenten und einfacher Lagerhaltung.“