Machineveiligheid
“Ik ben blij dat we drie jaar geleden die stap hebben gemaakt”
Weterings Mechanisatie voorop met machineveiligheid in tuinbouw De eerste ‘kale’ frames voor een nieuwe serie Bio Chopper Compact mobiele gewasversnipperaars stonden eind augustus alweer gereed voor verdere afbouw. Plaats van handeling: Weterings Mechanisatie in ’s Gravenzande, in het Westland, het kloppende hart van de vaderlandse glastuinbouw. De versnipperaars zijn een waardevol hulpmiddel bij het ruimen van de kas aan het einde van het teeltseizoen en de oude planten plaats moeten maken voor nieuwe. Dat doet de Bio Chopper Compact niet alleen efficiënt en snel, maar – in samenwerking met Pilz – ook veilig. Tekst: Robin Zander
W
eterings Mechanisatie is een echt familiebedrijf, vertelt Fabian Hertogh (“Mijn moeder is een Weterings”), die zijn carrière bij Weterings start in 1996 als engineer, na zijn studie aan de
TU Delft. Sinds 2011 is Fabian mede-eigenaar en maakt als technisch directeur deel uit van de driekoppige directie. “Weterings Mechanisatie bestaat ruim 70 jaar. Na de Tweede Wereldoorlog is mijn opa begonnen met het opknappen van allerhande motorfietsjes en van het een kwam het ander. Daar kwamen handfreesjes bij, daar ging hij ook in handelen en zo zijn we eigenlijk in de tuinbouwbranche terechtgekomen.” Inmiddels is Weterings een naam van betekenis in de glastuinbouw. “Wij zijn voornamelijk gespecialiseerd in machines die in de tuinbouwbranche worden ingezet. En dan moet je niet alleen denken dat dit de machines voor de tuinder zelf zijn, maar het is het hele pakket er omheen. Loonwerkers werken met onze machines. Kassen moeten gebouwd worden – daar maken we machines voor. Kassen moeten gesloopt worden – ook daar maken we machines voor.”
Leuk
Afbeelding 1. De Bio Chopper Compact van Weterings Mechanisatie is een mobiele versnipperaar voor de tuinbouw en wordt gebruikt bij het ruimen van een kas aan het einde van het teeltseizoen. 14 |
De kennis en ervaring die Weterings met de bouw van machines voor de tuinbouw heeft opgebouwd, blijkt ook nog toepasbaar op een ander terrein: de wegenbouw. Niet alleen in de kas moet tenslotte de grond worden geëgaliseerd, dat geldt ook bij het aanleggen van bijvoorbeeld fietspaden en parkeerterreinen. Voor de wegenbouw maakt Weterings daarom onder andere
www.aandrijvenenbesturen.nl | nr.11-12 | november-december 2013
Machineveiligheid
‘levelers’ en machines die met behulp van laserapparatuur 3D patronen in de weg kunnen aanbrengen op basis van 3D CAD-tekeningen. Weterings werkt hiervoor nauw samen met de leverancier die hen de laserapparatuur levert, die een tak heeft opgericht voor het bouwen van complete machines voor de wegenbouw. “Wij maken de staalconstructie en hij monteert daarop zijn laserapparatuur en dat monteert hij achter een shovel of een tractor. Het is een andere tak maar leuk om erbij te hebben.”
Nieuw Drie jaar geleden begint Weterings met de ontwikkeling van de Bio Chopper Compact en in die tijd neemt Fabian contact op met Pilz met de nodige veiligheidstechnische vragen. “Voor ons was het allemaal nieuw. We maakten al verschillende typen versnipperaars, voornamelijk voor loonwerkers. Maar de loonwerker weet hoe de machine werkt en wat de gevaren zijn. Nu wilden we een machine maken voor de tuinder zelf en die gaat zijn werknemer met de machine laten werken. Vaak zijn dat ook mensen uit andere landen die niet met zo’n machine bekend zijn. Je krijgt dus een andere groep gebruikers. Wij zagen daar het risico dat dit eerder tot gevaarlijk situaties zou kunnen leiden dan vroeger het geval was.” In dezelfde tijd speelde ook de vervanging van de tot dan toe veelgebruikte norm EN 954-1 met de risicocategorieën B, 1, 2, 3 en 4. De norm zou worden vervangen door de ISO 13849-1, die uitgaat van het Performance Level (PL), en de EN 62061 die werkt met Safety Integrity Level (SIL). Hoewel volgens Pilz-adviseur Rolf Kingma op dat specifieke overgangsmoment ook aan de hand van de EN 954-1 een Bio Chopper Compact had kunnen worden ontwikkeld die aan het vereiste veiligheidsniveau zou voldoen, is daar in samenspraak met Weterings niet voor gekozen. De nieuwe versnipperaar zou veiligheidstechnisch aan de hand van de jongste richtlijnen worden ontwikkeld en gebouwd. Hierbij is gekozen voor de ‘PL-norm’, die in de industrie als het om de bouw van machines gaat het meest wordt toegepast , aldus Rolf. Rolf benadrukt bovendien dat ‘de 954’ inmiddels niet meer is geharmoniseerd onder de Machinerichtlijn en niet meer als onderbouwing kan worden gebruikt om aan te tonen dat een machine besturingstechnisch veilig is; nu moeten de ISO 13849-1 en de EN 62061 worden toegepast.
Gevaren Om te kunnen beoordelen of de machine met de gekozen veiligheidscomponenten en de functionele opbouw het gewenste PL-niveau ook zou halen, werd door Weterings de Pilz PAScal Safety Calculator aangeschaft. Het grafische softwarepakket berekent het PL- of SILniveau dat met de gekozen veiligheidscomponenten uiteindelijk kan worden bereikt. In die berekeningen
kunnen overigens ook componenten van derden worden meegenomen. Twee medewerkers van Weterings volgen bovendien een cursus bij Pilz om meer te weten te komen over de inzet van de Pilz-componenten én machineveiligheid. Maar om welke gevaren gaat het nu eigenlijk precies? Het plantmateriaal – bijvoorbeeld tomaten-, aubergineof paprikaplanten – dat aan het einde van de teeltperiode uit de kas moet worden verwijderd, wordt door de Bio Chopper Compact versnipperd en zo in volume flink gereduceerd – zo’n 80%. Om dat werk te kunnen voldoen wordt gebruikgemaakt van lange matten. Op de matten wordt het plantafval gedeponeerd. Vervolgens wordt de mat de Bio Chopper Compact ingetrokken en opgerold. Het plantafval wordt met behulp van een horizontale ‘schroef’ de machine in getransporteerd om door roterende messen te worden versnipperd. Hierna wordt het versnipperde afval via een trechter uitgeworpen.
Afbeelding 2. Fabian Hertogh, technisch directeur bij Weterings Mechanisatie: “Wij zijn voornamelijk gespecialiseerd in machines die in de tuinbouwbranche worden ingezet.”
Beugel In principe kent de machine twee gevaren. Het mechanisme dat de mat oprolt, levert in principe geen gevaar op. Is de machine in werking dan is het afgeschermd Afbeelding 3. Voor de Bio Chopper Compact bleek Performance Level d noodzakelijk. Weterings heeft daar nog een schepje bovenop gedaan en de versnipperaar haalt besturingstechnisch nu de hoogste categorie PL e.
| 15
Machineveiligheid
Afbeelding 4. Weterings heeft constructief het nodige gedaan om te voorkomen dat de mechanische veiligheidsschakelaar PSENmech al dan niet moedwillig kan worden vernield.
Afbeelding 5. Met alleen de mechanische veiligheidsschakelaar kan PL c worden gehaald. Gecombineerd met een gecodeerde contactloze veiligheidsschakelaar PSENcode stijgt dat naar PL e. Dit wordt op twee locaties in de versnipperaar toegepast.
door een rooster. De roterende schroef die het plantmateriaal de Bio Chopper Compact in trekt levert wel een potentieel gevaar omdat een werknemer een flinke klap van de horizontale schroef zou kunnen krijgen. Daarom is de Bio Chopper uitgevoerd met een beugel die in de transportstand opgeklapt staat, maar uitgeklapt moet staan wil de machine kunnen worden gestart. In de uitgeklapte stand voorkomt de beugel dat de werknemer in de schroef kan reiken. Roosters aan weerszijden moeten voorkomen dat de werknemer op die wijze door de sneldraaiende schroef kan worden geraakt. De detectie van de stand van de beugel, en dus of de versnipperaar wel of niet mag worden gestart, heeft plaats met een Pilz PSENcode gecodeerde veiligheidsschakelaar.
Trechter Een tweede gevaar ontstaat als de trechter aan de bovenzijde moet worden gedraaid om bijvoorbeeld in verband met de beschikbare ruimte in de kas aan de andere zijde van de versnipperaar het afval ‘uit te spugen’. Hiervoor moet de trechter worden verwijderd, maar dit betekent dat de trommel met de messen eigenlijk open en bloot komt te liggen. Dit mag uiteraard niet als de motor loopt en de messentrommel nog draait. Maar ook moet rekening worden gehouden met eventueel na-
draaien van de trommel, als de motor net is gestopt. Dit is in principe opgelost met behulp van een Pilz PSENmech mechanische veiligheidsschakelaar die als vergrendeling fungeert. Vóor dat deze mechanische schakelaar kan worden bediend is met behulp van een tijdvertraging in de Pilz veiligheidsbesturing vastgelegd dat de motor een minuut moet zijn uitgeschakeld. Zo wordt absoluut zeker gesteld dat de messentrommel stilstaat. Weterings heeft bovendien in de behuizing van de veiligheidsschakelaar een led aangebracht. De led gaat branden als de motor een minuut stilstaat, zodat de gebruiker een visueel signaal krijgt dat de trechter kan worden verwijderd. De oplossing met de mechanische veiligheidsschakelaar wordt op de Bio Chopper Compact nog een tweede keer toegepast. De messen moeten om hun werk te kunnen doen vlijmscherp zijn. Afhankelijk van het gewas kan het betekenen dat de messen verschillende malen per dag moeten worden geslepen. De slijpinrichting die de messen slijpt bevindt zich al in de versnipperaar. Maar om de messen te kunnen slijpen moet een beschermkap worden verwisseld en om ook hier weer te voorkomen dat de gebruiker met draaiende messen in contact zou kunnen komen wordt gebruikgemaakt van een mechanische veiligheidsschakelaar.
Hoogste categorie De mechanische veiligheidsschakelaars alleen bleken overigens niet voldoende om het vereiste Performance Level te halen. De analyse van de machine had uitgewezen dat minstens Performance Level d moest worden gehaald. Als alleen de mechanische vergrendeling zou worden gebruikt, zou deze niet verder komen dan Performance Level c. Dit houdt verband met de vrijgave van de schakelaar. Hiervoor wordt gebruikgemaakt van een enkelvoudig kanaal. Om dit op te lossen wordt de mechanische veiligheidsschakelaar gecombineerd met een gecodeerde contactloze veiligheidsschakelaar (PSENcode). Dankzij deze combinatie kan Weterings met de Bio Chopper Compact ook nog eens stapje verder gaan en wordt de hoogste categorie bereikt: Performance Level e.
Mechanisch Nu is het een ding om besturingstechniek de machineveiligheid op orde te hebben, maar de normen zeggen niets over de mechanische uitvoering. Want het blijven natuurlijk machines en er moet wel mee kunnen worden gewerkt – met een zo klein mogelijke kans op storingen. Ook de Bio Chopper Compact is een productiemachine die uren moet maken. De oplossing met de mechanische vergrendeling en de vrijgave gebaseerd op een tijdinterval is bijvoorbeeld een praktische geweest. Fabian en Rolf leggen uit dat ook oplossingen met remmen en toerentalopnemers zijn bekeken. Maar bij het versnipperen van de plantenresten komen sappen vrij, die afhankelijk van de plant bijzonder agressief kunnen zijn. Vooral tomatenplanten zijn in dat opzicht 16 |
www.aandrijvenenbesturen.nl | nr.11-12 | november-december 2013
Machineveiligheid berucht. Fabian: “Met die sappen zit je wat dat betreft bij de trommel direct bij de bron van de ellende en daar zit je veiligheidsschakelaar. Als je daar een toerentalsensor bij zet? Ik kan je garanderen die is binnen een week kapot. Ook al is het IP67. Daarom hebben we voor een simpele oplossing gekozen. Het duurt wel een minuutje, maar die pijp moet niet om de haverklap worden verplaatst.” Ook de mechanische veiligheidsschakelaar is in die zin door Weterings onderhanden genomen. De schakelaar maakt namelijk gebruik van een pal, die door de schakelaar wordt vastgehouden en moet worden vrijgegeven alvorens de trechter kan worden verwijderd. Fabian: “Dat palletje bestaat eigenlijk uit niet meer dan twee plaatjes en een rubbertje. De trechter is een behoorlijk zware constructie. Als je dat een paar keer omhoogtrekt en laat vallen dan breekt dat palletje. Ja, dan heb je hem ook open. Daarom hebben we dat palletje op een ‘stuk rond’ gemonteerd en dat stuk rond valt ook in een soort slot. Dat stuk rond is rond 20 mm – en rvs. Nu trek je aan het stuk rond en is het palletje onbelast. Het palletje hoeft niks te doen en het stuk rond houdt
Afbeelding 6. De Pilz-veiligheidsbesturing met rechts de buffermodule die zorgt dat de spanning bij het starten niet zo ver daalt dat alles weer uitvalt.
hem op zijn plaats. Als hij nu open gaat schuif je hem opzij en valt hij uit de pal.”
Praktisch Maar ook als het gaat om de toepassing van veiligheidscomponenten in mobiele applicaties zag Weterings zich geconfronteerd met een praktisch vraagstuk. Fabian: “Veel van de veiligheidscomponenten zijn eigenlijk ontwikkeld voor gebruik in de automotive industrie en die werken met hele andere spanningen. Wij werken met mobiele machines en voor 12 V zijn in de veiligheidstechniek weinig intelligente componenten te krijgen. Daarom hebben we er nu een omzetter van 12 naar 24 V in maar daar ontstonden wel problemen mee. Zo’n machine moet tenslotte een keer gestart worden. Tijdens het starten zakt de spanning in. Nu is de accu als hij vol is misschien 14 V, maar als je start zakt de spanning naar 9 V. Alle componenten hebben een veiligheid. Als de spanning te laag is schakelen ze uit. Dus je omvormer schakelt uit, die schakelt de ‘Pilz’ uit en vervolgens stopt de machine weer.” Het lijkt voor de hand te liggen om de Bio Chopper | 17
Machineveiligheid
Compact dan maar van twee accu’s te voorzien. Maar een extra accu vraagt extra ruimte en ook in de tuinbouw wordt de ruimte bij voorkeur gebruikt om planten neer te zetten en niet om brede paden voor machines te creëren. De afmetingen van de Bio Chopper Compact zijn daar op afgestemd en ruimte om een extra accu in te bouwen was er dan ook niet. Om het spanningsprobleem op te kunnen lossen is daarom een buffer ingebouwd. De componenten die Weterings daarvoor heeft aangeschaft bij Phoenix Contact zijn allereerst opgestuurd naar Pilz. Pilz heeft vervolgens een testopstelling gebouwd om te kunnen beoordelen of het allemaal zou werken in combinatie met de veiligheidscomponenten, de spanning en het stroomverbruik.
Mentaliteit Weterings heeft met de Bio Chopper Compact alles uit de kast gehaald om niet alleen een voor de gebruiker veilige machine te ontwikkelen maar ook een machine die als het gaat om gebruiksgemak niet onderdoet voor de concurrentie. Want hoe essentieel die veiligheid ook is de tuinders moeten de machine wel kopen en doen dat in belangrijke mate toch op prijs en prestatie. Rolf: “Mijn ervaring in de tuinbouw is dat als het gaat om de veiligheidsgedachte ze toch wel achterlopen in vergelijking tot de industrie. Eigenlijk willen ze een compleet
open machine en als iemand daar zijn handen in heeft gestoken – dat had je dan maar niet moeten doen. Dat is toch wel nog steeds de mentaliteit die heerst.”
Kentering Frank beaamt dit volmondig en ziet toch ook dat zijn concurrentiepositie hier toch door onder druk staat. Want de Machinerichtlijn mag dan een wettelijke verplichting zijn, het gebruik van de normen is dat niet. Als een concurrent zegt aan de richtlijn te voldoen, maar niet kiest voor oplossingen zoals die in de richtlijnen staan omschreven, kraait daar in de praktijk geen haan naar. Dat gebeurt pas op het moment dat het mis gaat. Toch ziet ook Fabian een kentering: “We hebben laatst een machine verkocht waarbij juist werd geëist dat deze volgens de laatste richtlijnen was gebouwd. Maar dat maken we nog niet veel mee. Hoe wij met veiligheid omgaan? Ik denk dat wij in deze branche de enige zijn. We hebben net een grotere versie van de versnipperaar gemaakt en daar zit het ook allemaal op. Dat gaan we doen op elk type dat we nu ontwerpen. Ik ben wel blij dat we drie jaar geleden die stap hebben gemaakt.” ‹ > www.weterings.nl > www.pilz.nl
Bio Chopper Compact in actie De mobiele Bio Chopper Compact staat op rupsbanden en wordt standaard aangedreven door een John Deere dieselmotor met een vermogen van 56 kW. De capaciteit van de versnipperaar bedraagt afhankelijk van de omstandigheden 2.500 tot 5.000 m2/uur; de eenheid wordt bepaald door de hoeveelheid doek met teeltafval die de machine kan verwerken. Hoe dat er in de praktijk uit ziet is te zien op de website van Weterings Mechanisatie en het YouTube-kanaal van Weterings. Wie niet wil zoeken kan op www.aandrijvenenbesturen.nl direct de links vinden naar de beelden van de Bio Chopper Compact in actie.
18 |
www.aandrijvenenbesturen.nl | nr.11-12 | november-december 2013
