Lichtschermen beveiligen open ultrasone bakkerijsnijmachine

Bakon uit Goes ontwikkelt en produceert spuit-, doseer- en snijmachines voor ambachtelijke en industriële banketbakkers. Op de vragen van de banketbakkers wereldwijd bedenken de engineers passende oplossingen. Snelheid, efficiëntie, effectiviteit, aangenaam werken en productkwaliteit staan daarbij voorop. Om de milieulast te minimaliseren, gebruikt Bakon zo veel mogelijk recyclebare materialen. Ook dimensioneren de engineers de elektromotoren optimaal. Energie-efficiëntie en -consumptie staan hoog in het vaandel.

Onlangs ontwikkelde Bakon een compacte variant van zijn bestaande mobiele, ultrasone snijmachine voor de industriële en de semi-industriële banketbakkerij. ’Verschil is het kleinere formaat van 170 bij 170 bij 180 cm en de grotere flexibiliteit van de machine‘, vertelt Bakon-directeur Ronald Gijssel. Door de ultrasone trilling, opgewekt door een piëzokeramisch element gekoppeld aan een transducer, beweegt het snijvlak met een frequentie van 20 kHz en een amplitude van circa 25 micrometer. Hierdoor wordt het product niet gesneden door de mechanische druk van het mes, maar door de trilling, waarbij het mes langer en korter wordt. ’Zelfs aardbeien op een taart worden keurig doorgesneden‘, aldus Gijssel. Een bijkomend voordeel is dat het product geen kans krijgt aan het snijvlak te kleven, waardoor er geen vervuiling aan het mes ontstaat.

Voor de productinvoer is de machine aan de voorkant volledig open, waarbij is gebruikgemaakt van een lichtscherm. De machine is multifunctioneel en daardoor breed inzetbaar. Om die reden staat deze op wieltjes met een rem. Het is mogelijk rechthoekige, vierkante en driehoekige vormen te snijden, mede afhankelijk van het product dat onder handen wordt genomen. Producten zoals (groente- of kaas)taarten, cakes of pizza‘s kunnen ook gewoon in een metalen bakvorm worden ingevoerd, eventueel meerdere tegelijk. Hiervoor zijn verschillende productdragers beschikbaar, die via een sensor worden herkend aan de hand van het aantal ronde metalen plaatjes aan de zijkant van de drager. De capaciteit van de machine hangt sterk af van het product, het aantal en de grootte van de stukken. Het snijden van veertig plakken cake in een blik van 400 bij 600 mm duurt ongeveer dertig seconden. ’Dat gaat dus behoorlijk snel‘, weet Gijssel.

Voor het gebruik van de modulaire machine is in de eerste plaats belangrijk dat de operator de juiste productdrager installeert en het juiste snijprogramma via een touchscreen kiest. De installatie gebeurt door het aandraaien van enkele montagebouten. Te allen tijde moet worden voorkomen dat een metalen bakvorm een beschadiging toebrengt aan het kostbare ultrasone titanium mes – de duurste component in de machine. Om die reden zijn de snijprogramma‘s gekoppeld aan het soort productdrager, zodat problemen automatisch worden voorkomen. Losse producten moeten tussen de gemarkeerde lijnen liggen. Bakvormen worden geplaatst tussen omhoog staande nokken op de productdrager, zodat ze in positie blijven. Na een druk op de startknop verplaatst de drager zich richting het mes. Voor het snijden beweegt de drager zich nauwkeurig in de x- en y-richting, waarna het servogestuurde mes in de juiste hoek omhoog en omlaag gaat.

Het belang van veiligheid bij deze machine, die aan één kant gewoon open is, staat buiten kijf. De operator mag zich immers niet snijden aan het vlijmscherpe mes. ’We hebben overwogen een deur voor de opening te plaatsen, want dan is het snijgedeelte mechanisch afgeschermd. Openen en sluiten kost echter tijd en vraagt extra verrichtingen van de operator. Hij moet de deur bewegen en ook naar achteren gaan. Bovendien kost dit extra ruimte‘, legt Gijsel uit. ’We hebben daarom gekozen voor een lichtscherm. Nu kan de operator door de openingen de producten in de machine plaatsen en na het snijden er weer uit halen en een nieuw product in de machine plaatsen. Dit betekent bedieningsgemak.‘

Voor een optimaal resultaat besloot Bakon om veiligheidsspecialist Pilz al vroegtijdig te betrekken bij het ontwerp van de snijmachine. ’Hierdoor stonden alle mogelijkheden nog open‘, vertelt Gijssel. Beide bedrijven zijn dan ook om de tafel gaan zitten om met behulp van de EN Iso 12100:2010-norm de risico‘s in kaart te brengen. ’Vervolgens is met behulp van EN Iso 13849-1 Performance Level het vereiste veiligheidsniveau bepaald, waarna afhankelijk van de klasse mogelijke oplossingen met deskundigen van Pilz konden worden besproken‘, vertelt de directeur van Bakon over het proces. De EN Iso 13849-1-norm is geschikt voor elektromechanische, pneumatische en hydraulische veiligheidsschakelingen.

Gijssel: ’Gekozen is om het PSenopt-lichtscherm van Pilz direct te monteren op het frame bij het open gedeelte van de machine. De operator houdt nu zijn handen vrij en kan rustig doorwerken.‘ een stapeling van fotocellen die

Voor de besturing van de veiligheidsfuncties – in het bijzonder de bewaking van het lichtscherm en het noodstopcircuit, maar ook de positie van de productdrager gecontroleerd door een veiligheidsschakelaar (PSenmag) – is gekozen voor de flexibel configureerbaar veiligheidsrelais Pnoz Multi Mini van Pilz.

Tijdelijk uit

De keuze voor Pilz als partner bij veilig ontwerpen is volgens Gijssel mede gebaseerd op zijn organisatie waar ook engineers en consultants deel van uitmaken. ’Zij houden zich dagelijks bezig met de praktische aspecten van veiligheid. Natuurlijk is de kwaliteit en betrouwbaarheid van het grootste belang, zeker als het gaat om veiligheid. De combinatie van veiligheid en werkbaarheid binnen een economische oplossing is telkens weer een uitdaging‘, aldus Gijssel. Belangrijkste technische ontwerpparameter voor de plaatsing van het lichtscherm is de veiligheidsafstand.

Schijnveiligheid is uit den boze.’Daar hebben we dan ook goed naar gekeken. We waren bij het begin van het ontwerpen een beetje ongerust over de reactietijd, maar na overleg met Pilz bleek het lichtscherm in combinatie met de sensoren gekoppeld aan het Pnoz Multi Mini-relais te voldoen aan de norm‘, blikt Gijssel terug. ’Tests met een demonstratie-installatie hebben dit ook aangetoond.‘

Op het moment dat het product in de machine kan worden gelegd, zorgt het veiligheidssysteem ervoor dat alles gegarandeerd stilstaat. Gijssel: ’De juiste positie van de drager bij de opening van de installatie wordt gedetecteerd met een magnetische veiligheidsschakelaar. Zolang de drager niet op de juiste positie is, zorgt het veiligheidssysteem voor een snelle en veilige stop bij het doorbreken van het lichtgordijn.‘ Deze functionaliteit kan ook wel als stilstandsbewaking worden betiteld.

Vrij configureerbaar

Als de startknop eenmaal is ingedrukt, is de installatie in werking. Het lichtscherm bewaakt de opening continu. De productdrager beweegt naar de juiste posities voor het ultrasoon snijden. Wanneer dit gereed is, gaat de drager weer terug naar de opening, waar hij wordt gedetecteerd. Vervolgens wordt de bewaking door het lichtscherm tijdelijk uitgeschakeld (muting), zodat de operator het product kan uitnemen en een nieuw kan invoeren zonder dat het lichtscherm zorgt voor een onbedoelde stop. Wanneer de installatie operationeel is en de stralen van het lichtscherm worden onderbroken, de productdrager niet op juiste positie is of als de noodstop wordt bediend, stoppen de bewegingen van zowel de productdrager als het mes meteen.

Het 45 mm brede en configureerbare Pnoz Multi Mini-veiligheidsrelais bepaalt de wijze waarop de installatie wordt stilgelegd bij het indrukken van de noodstop of het onderbreken van het lichtscherm tijdens het in bedrijf zijn van de snijmachine, verduidelijkt Jeroen te Brake, salesengineer bij Pilz. ’Natuurlijk bepaalt het ook wanneer de machine veilig kan gaan draaien. De Pilz-controller stuurt hiervoor een signaal naar de Lenze-besturing van de compacte snijmachine‘, aldus Te Brake.

Belangrijk kenmerk van het veiligheidsrelais is de eenvoudige programmering van de veiligheidsfuncties via de Pnoz Multi Configurator-software op een pc. De in- en outputs zijn volledig vrij configureerbaar en kunnen worden verbonden met logische elementen zoals een noodstop, lichtscherm of een sensor. De reden dat niet voor een veiligheids-PLC is gekozen is dat de Pnoz Multi Mini prima volstaat bij het gebruikte aantal in- en outputs. Te Brake: ’Hiermee heeft de klant een eenvoudige en economische oplossing.‘