BGI 575 Auswahl und Anbringung elektromechanischer Verriegelungseinrichtungen für Sicherheitsfunktionen

Transkript

1 BGI 575 Auswahl und Anbringung elektromechanischer Verriegelungseinrichtungen für Sicherheitsfunktionen (bisherige ZH 1/153) Berufsgenossenschaft der Feinmechanik und Elektrotechnik Fachausschuss "Elektrotechnik" der BGZ März 2003 BGI enthalten Festlegungen und Informationen, die die Anwendung der vorliegenden Erkenntnisse und Regelungen zu einem bestimmten Sachgebiet oder Sachverhalt bei der praktischen Arbeit erleichtern sollen. Vorbemerkung Diese Information richtet sich insbesondere an die Konstrukteure von Maschinen und Anlagen sowie an das Wartungspersonal und soll Anregungen und Hinweise für die richtige Auswahl und Anbringung elektromechanischer Positionsschalter für Sicherheitsfunktionen geben, im folgenden nur Positionsschalter genannt. Diese Positionsschalter werden üblicherweise in Verriegelungseinrichtungen mit und ohne Zuhaltung verwendet. Bei der Auswahl und Anbringung dieser Verriegelungseinrichtungen sind eine Reihe von Anforderungen, wie z.b. der "Schutz gegen Umgehen auf einfache Weise", zu berücksichtigen. Sie richten sich nach den Angaben in speziellen Normen, wie z.b. der DIN EN Über Verriegelungseinrichtungen mit und ohne Zuhaltung unter Verwendung von Positionsschaltern sind in vielen Vorschriften, Bestimmungen und Richtlinien Aussagen enthalten. Die Benennung der Positionsschalter ist dabei unterschiedlich, z.b. Sicherheitsschalter, Sicherheitsgrenztaster, Endschalter, Wegfühler, Zuhaltung. Auch für Teile der Positionsschalter ist die Bezeichnung bisher nicht einheitlich, z.b. Bedienteil, Betätigungsteil, Betätiger, Betätigungsorgan, Stellteil. Die Schalter der Bauarten 1 und 2 wurden früher mit Kategorie 1 (K1) und Kategorie 2 (K2) bezeichnet. Die Umbenennung in Bauart 1 (B1) und Bauart 2 (B2) wurde vorgenommen, um eine Verwechslung mit den Kategorien nach DIN EN zu verhindern. Für berührungslos wirkende Positionsschalter wird auf die BGI 670 "Auswahl und Anbringung von berührungslos wirkenden Positionsschaltern in Verriegelungseinrichtungen für Sicherheitsfunktionen" verwiesen. Die in dieser Information enthaltenen technischen Lösungen schließen andere, mindestens ebenso sichere Lösungen nicht aus, die auch in technischen Regeln anderer Mitgliedstaaten der Europäischen Union oder anderer Vertragsstaaten des Abkommens über den Europäischen Wirtschaftsraum ihren Niederschlag gefunden haben können.

2 1 Anwendungsbereich 1.1 Diese Information findet Anwendung auf die richtige Auswahl und Anbringung elektromechanischer Positionsschalter in Verriegelungseinrichtungen für Sicherheitsfunktionen. 1.2 Diese Information kann sinngemäß auch Anwendung auf Verriegelungseinrichtungen anderer Technologien finden, z.b. hydraulische oder pneumatische. 2 Begriffe 2.1 Verriegelungseinrichtung (Verriegelung) Eine mechanische, elektrische oder andere Einrichtung, deren Zweck es ist, den Betrieb eines Maschinenelementes unter bestimmten Bedingungen zu verhindern (üblicherweise solange eine trennende Schutzeinrichtung nicht geschlossen ist). 2.2 Positionsschalter Hilfsstromschalter, bei dem das Betätigungssystem durch ein sich bewegendes Maschinenteil betätigt wird, wenn dieses Teil eine vorbestimmte Stellung erreicht hat. 2.3 Positionsschalter für Sicherheitsfunktionen Positionsschalter, der auf Grund vorgegebener Eigenschaften für Sicherheitsanwendungen geeignet ist. Er besitzt einen oder mehrere Öffner, die mit dem Betätigungsteil des Schalters so verbunden sind, dass die vollständige Kontaktöffnung der Öffner erreicht ist, wenn das Betätigungsteil den Zwangsöffnungsweg mit der vom Hersteller angegebenen Kraft zurückgelegt hat. 2.4 Zwangsöffnung (eines Schaltgliedes) Sicherstellung einer Kontakttrennung als direktes Ergebnis einer festgelegten Bewegung des Betätigungsteils des Schalters über nicht federnde Teile (z.b. nicht abhängig von einer Feder). 2.5 Zwangsöffnungsweg Mindestweg vom Beginn der Betätigung des Betätigungsteils bis zur Stellung, in der die Zwangsöffnung der öffnenden Kontakte beendet ist. 2.6 Zwangsöffnungskraft Betätigungskraft, die am Betätigungsteil eines Schalters erforderlich ist, um die Zwangsöffnung zu erreichen.

3 2.7 Zuhaltung Eine Einrichtung, deren Zweck es ist, eine trennende Schutzeinrichtung in der geschlossenen Position zu halten und die mit der Steuerung so verbunden ist, dass: die Maschine nicht laufen kann, wenn die Schutzeinrichtung nicht geschlossen und zugehalten ist; die trennende Schutzeinrichtung so lange zugehalten bleibt bis das Verletzungsrisiko nicht mehr besteht. 2.8 Hilfsentriegelung Möglichkeit des manuellen Entsperrens einer Zuhaltung bei deren Versagen von der Zugangsseite (außerhalb des Gefahrbereichs) mittels Werkzeug oder Schlüssel. 2.9 Fluchtentriegelung Möglichkeit des manuellen Entsperrens einer Zuhaltung zum Verlassen des Gefahrbereichs ohne Hilfsmittel von der Fluchtseite (Gefahrbereich) Notentsperrung Möglichkeit des manuellen Entsperrens einer Zuhaltung im Gefahrfall ohne Hilfsmittel von der Zugangsseite (außerhalb des Gefahrbereich). Das Aufheben der Blockierung und das Wiederherstellen des betriebsbereiten Zustandes muss einen einer Reparatur vergleichbaren Aufwand erfordern Fehlschließsicherung Konstruktive Eigenschaft einer Zuhaltung, die sicherstellt, dass das Sperrmittel (z.b. ein Sperrbolzen) bei geöffneter Schutzeinrichtung nicht die Sperrstellung (Zuhaltestellung) einnehmen kann Umgehen auf einfache Weise (Manipulation) in Umgehen auf einfache Weise ist das Unwirksammachen von Verriegelungseinrichtungen von Hand oder durch Betätigen mit einem einfachen Hilfsmittel. Einfache Hilfsmittel sind z.b. Werkzeuge, Bleistifte, Kugelschreiber, Stifte, Schrauben, Nägel, gerade oder einfach gebogene Drahtstücke, Flaschenöffner, Türschlüssel, Klebestreifen, Scheren, Messer usw.

4 3 Bauarten 3.1 Bauarten von Positionsschaltern Positionsschalter Bauart 1 (B1): Schalter, bei denen Schaltglied und Betätigungsteil konstruktiv und funktionell eine Einheit bilden. 1 Bild 1: Beispiel für einen Positionsschalter Bauart 1 Rollenschwenkhebelschalter Bild 2: Beispiel für einen Positionsschalter Bauart 1 Kuppenstößelschalter Positionsschalter Bauart 2 (B2): Schalter, bei denen Schaltglied und Betätigungsteil konstruktiv keine Einheit bilden, jedoch beim Betätigen funktionell zusammengeführt oder getrennt werden. 2 1 Die Schalter der Bauarten 1 und 2 wurden früher mit Kategorie 1 (K1) und Kategorie 2 (K2) bezeichnet 2 Die Schalter der Bauarten 1 und 2 wurden früher mit Kategorie 1 (K1) und Kategorie 2 (K2) bezeichnet

5 Bild 3: Beispiel für einen Positionsschalter Bauart Betätigungsteile Bild 4: Beispiele für Betätigungsteile an Positionsschaltern der Bauart 1 (siehe auch DIN EN und DIN EN ) Bild 5: Beispiele für Betätigungsteile an Positionsschaltern der Bauart 2.

6 3.3 Bauarten von Zuhaltungen Zuhaltungen der hier betrachteten Bauarten basieren immer auf Positionsschaltern der Bauart Zuhaltung mit federkraftbetätigtem Sperrmittel Eine Zuhaltung, bei der eine Schutzeinrichtung durch ein federkraftbetätigtes Sperrmittel in Schutzstellung gehalten wird und die Entsperrung durch Betätigen eines Elektromagneten erfolgt (Ruhestromprinzip). Bild 6: Zuhaltung mit federkraftbetätigtem Sperrmittel Zuhaltung mit magnetkraftbetätigtem Sperrmittel Eine Zuhaltung, bei der die Schutzeinrichtung durch ein magnetkraftbetätigtes Sperrmittel in Schutzstellung gehalten wird und die Entsperrung durch Federkraft erfolgt (Arbeitsstromprinzip). Bild 7: Zuhaltung mit magnetkraftbetätigem Sperrmittel

7 Bild 8: Zuhaltung mit Fehlschließsicherung 4 Positionsschalter in Verriegelungseinrichtungen 4.1 Allgemeines In Verriegelungseinrichtungen werden zwangsöffnende Positionsschalter zur Stellungsüberwachung von Schutzeinrichtungen verwendet. Die Stellungsüberwachung hat den Zweck, beim Öffnen der Schutzeinrichtungen Gefährdungen steuerungstechnisch zu verhindern. In Verriegelungseinrichtungen mit Zuhaltung wird zusätzlich zur Stellungsüberwachung das Öffnen der Schutzeinrichtung verhindert, bis vorhandene Gefährdungen abgeklungen sind. Die Stellung des Sperrmittels kann ebenfalls durch Positionsschalter für Sicherheitsfunktionen überwacht werden. Bild 9: Beispiel für eine Signalverarbeitungskette einer Verriegelungseinrichtung

8 Verriegelungseinrichtungen zur Stellungsüberwachung von Schutzeinrichtungen bestehen aus einem oder mehreren zwangsöffnenden Positionsschaltern und Bauelementen in der Vor- und Hauptsteuerung, die innerhalb einer Signalverarbeitungskette, die auch als Sicherheitskette bezeichnet wird, z.b. auf ein Antriebsaggregat wirken (Bild 9). Entsprechend der Gefährdungsanalyse kann die Verwendung von zwei Schaltern an einer Schutzeinrichtung erforderlich sein, wobei mindestens einer davon so angebracht sein muss, dass er zwangsöffnend wirkt. Neben dem Positionsschalter müssen auch alle weiteren Elemente der Signalverarbeitungskette in eine Sicherheitsbetrachtung einbezogen werden, da das Sicherheitsniveau einer Verriegelungseinrichtung von der Gesamtheit der Bauelemente bestimmt wird. Damit Positionsschalter für Sicherheitsfunktionen ihre Aufgabe sicher erfüllen können, müssen sie durch das zwangsweise Unterbrechen von Stromkreisen den sicheren Betriebszustand herbeiführen. Innerhalb des mechanischen Teiles der Signalverarbeitungskette muss dazu die Kraftübertragung von der Schutzeinrichtung über Stellglied, Betätigungsteil und die Übertragungsmechanik, die sich innerhalb des Schaltergehäuses befindet, bis hin zum zwangsöffnenden Kontakt formschlüssig erfolgen. Kraftschlüssige Verbindungen gewährleisten nicht die erforderliche Zwangsöffnung der Schaltglieder. Die Anforderungen an die Zwangsöffnungsfunktion sind in der DIN EN Anhang K festgelegt. Der Positionsschalter für Sicherheitsfunktionen darf sich nicht auf einfache Weise umgehen lassen. Dieses kann beim Positionsschalter der Bauart 1 durch konstruktive und anbautechnische Maßnahmen sichergestellt werden. Beim Positionsschalter der Bauart 2 wird die Sicherheit gegen Manipulation u.a. durch die Form und durch die Anbringung des zugehörigen getrennten Betätigungsteils bewirkt; siehe Abschnitt 6.6. Um einen funktionssicheren Einsatz von Positionsschaltern für Sicherheitsfunktionen zu gewährleisten, sind bei der Auswahl und Anordnung der Schalter insbesondere folgende Anforderungen zu beachten: Merkmale für die Auswahl (Abschnitt 5), Merkmale für die Anordnung (Abschnitt 6). 4.2 Verriegelungseinrichtungen mit Zuhaltung Verriegelungseinrichtungen mit Zuhaltung bewirken neben der Stellungsüberwachung der Schutzeinrichtung durch einen Positionsschalter für Sicherheitsfunktionen (siehe Abschnitt 4.1) auch das Zuhalten der beweglichen Schutzeinrichtung durch formschlüssige Sperrmittel, wie Klinken, Bolzen, Stifte. Das Sperrmittel wird ebenfalls durch Positionsschalter für Sicherheitsfunktionen überwacht. Federkraftbetätigte Zuhaltungen werden durch Federkraft in Sperrstellung gehalten und durch elektromagnetische Betätigung entsperrt. Diese Zuhaltungen arbeiten nach dem Ruhestromprinzip. Bei Spannungsausfall kann die Schutzeinrichtung nicht unmittelbar geöffnet werden. Verriegelungseinrichtungen mit Zuhaltung können mit einer Hilfsentriegelung ausgerüstet sein, die im Fehlerfall ein Entsperren der Zuhaltung von der

9 Zugangsseite (außerhalb des Gefahrbereichs) ermöglicht. Die Hilfsentriegelung arbeitet unabhängig vom Zustand des Elektromagneten durch manuelle Betätigung mit einem Werkzeug oder Schlüssel. Ist der Gefahrbereich hinter der Schutzeinrichtung begehbar, kann die Verriegelungseinrichtung mit Zuhaltung mit einer manuell zu betätigenden Fluchtentriegelung versehen werden. Die Fluchtentriegelung ermöglicht im Gefahrfall ein Aufheben der Zuhaltefunktion von der Fluchtseite (Gefahrbereich) ohne Hilfsmittel, z.b. nach einem unbeabsichtigten Zufallen der Tür. In besonderen Anwendungsfällen kann auch eine Notentsperrung erforderlich sein, die im Gefahrfall ein gewolltes Öffnen der Schutzeinrichtung ohne Hilfsmittel von der Zugangsseite (außerhalb des Gefahrbereichs) ermöglicht. Hierbei ist zu beachten, dass die Notentsperrung so konstruiert ist, dass ein Aufheben der Blockierung und das Wiederherstellen des betriebsbereiten Zustandes einen einer Reparatur vergleichbaren Aufwand erfordern muss. Die Auswahl und der Einsatz einer Hilfsentriegelung, Fluchtentriegelung oder einer Notentsperrung richtet sich nach dem konkreten Anwendungsfall und muss in Abhängigkeit von der Gefährdungsbeurteilung oder den Festlegungen einer Produktnorm erfolgen. In Sonderfällen können nach einer strengen Bewertung der Gefährdung magnetkraftbetätigte Zuhaltungen verwendet werden, bei denen durch elektromagnetische Betätigung die Sperrmittel in Sperrstellung gehalten und durch Federkraft entsperrt werden. Diese Zuhaltungen arbeiten nach dem Arbeitsstromprinzip. Bei Spannungsausfall bzw. beim Betätigen des Hauptschalters kann die Schutzeinrichtung unmittelbar geöffnet werden. Die grundsätzliche Funktion einer Stellungsüberwachung mit mechanischer formschlüssiger Zuhaltung ist in Bild 10 dargestellt. Die Stellung der beweglichen Schutzeinrichtung und die Lage des mechanischen Sperrbolzens werden in diesem Beispiel durch zwangsöffnende Positionsschalter (S1 und S2) überwacht. In der Betriebsart "Antrieb eingeschaltet" (Bild 10a) ist die Schutzeinrichtung geschlossen und die Zuhaltung in Sperrstellung. Beide Positionsschalter S1 und S2 sind nicht betätigt. Die Öffnerkontakte sind geschlossen. Die Schutzeinrichtung kann nicht geöffnet werden. Wird der Antrieb abgeschaltet (Bild 10b), darf die Sperrstellung der Zuhaltung erst dann aufgehoben werden können, wenn die gefahrbringenden Bewegungen/Zustände beendet sind. Je nach Art und Einsatzzweck der Zuhaltung kann dies durch zeitabhängige Systeme (Gewindebolzen, Schaltuhr) oder bei unbekannten Nachlaufzeiten durch bewegungsabhängige Systeme (Stillstandsmelder) sichergestellt werden. Die Auswahl der zeitoder bewegungsabhängigen Systeme muss entsprechend der Gefährdungsbeurteilung erfolgen. Sobald der Antrieb steht (Bild 10c), und das Freigabesignal gegeben wird, kann die Zuhaltung entsperrt werden. Der Positionsschalter S2 ist betätigt und sein Öffnerkontakt geöffnet. Beim anschließenden Öffnen der Schutzeinrichtung (Bild 10d) wird der Positionsschalter S1 betätigt und dessen Öffnerkontakt ebenfalls geöffnet.

10 Bild 10: Stellungsüberwachung und Zuhaltung Darstellung der Funktion 4.3 Anwendung und Einsatzmöglichkeit von Verriegelungseinrichtungen mit Zuhaltung Der Einsatz von Zuhaltungen an beweglichen Schutzeinrichtungen kann überall dort erforderlich sein, wo bei betriebsmäßigem Öffnen oder bei Störungsbeseitigung durch ein Eingreifen bei noch bestehenden gefahrbringenden Zuständen Verletzungen verursacht werden können. Weiterhin empfiehlt sich die Verwendung von Zuhaltungen dort, wo Bewegungen elektronisch gebremst werden und Schutzeinrichtungen bis zum Erreichen des Zustandes "Sicherer Halt", zugehalten werden müssen. Typische Anwendungsfälle sind z.b. zu öffnende Türen, Deckel und Gehäuseteile, nach deren Öffnen nachlaufende Spindeln, Schneid- und Mischelemente, Walzen, Zahnräder oder Ketten zu Verletzungen führen können. Sinnvoll ist der Einsatz von Zuhaltungen auch bei automatisierten Fertigungseinrichtungen zum Schutz des Produktionsgutes oder der Anlage, um z.b. ein versehentliches Öffnen von Türen, Umzäunungen während eines technologisch vorgegebenen Fertigungstaktes zu verhindern. In jedem Fall muss eine Zuhaltung so ausgewählt werden, dass sie den zu erwartenden Kräften während des Normalbetriebes der trennenden Schutzeinrichtung standhält. Die entsprechende Kraft, für die eine Zuhaltung ausgelegt ist, muss deshalb auf dem Gerät oder in der Montageanleitung enthalten sein.

11 5 Auswahl von Positionsschaltern und Zuhaltungen 5.1 Merkmale Merkmale für die Auswahl von Positionsschaltern sind z.b.: Zwangsöffnung der Kontakte nach DIN EN (Anhang K), dargestellt durch das Bildzeichen, Zwangsöffnungsweg, ausreichendes Schaltvermögen, Formschlüssigkeit des Betätigungsteils, zu erwartende betriebliche Umgebungseinflüsse (Schutzart, mechanische Festigkeit, Temperaturbeständigkeit, Verschmutzung beim Einsatz von B2- Schaltern), Gebrauchslage, Anfahrrichtung und Anfahrgeschwindigkeit, Zuordnung der strombegrenzenden Kurzschlussschutzeinrichtung, mechanische Lebensdauer. zusätzlich für Zuhaltungen: Art und Betätigung, federkraft- oder magnetkraftbetätigte Sperrmittel, Zuhaltekraft in Sperrstellung (Vorzugswert 1000 N) Notwendigkeit einer Hilfsentriegelung, Notwendigkeit einer Fluchtentriegelung, Notwendigkeit einer Notentsperrung. 5.2 Anforderungen Die Anforderungen an Positionsschalter sind in DIN EN sowie den berufsgenossenschaftlichen "Grundsätzen für die Prüfung von zwangsöffnenden Positionsschaltern für Sicherheitsfunktionen" (GS-ET-15), die Anforderungen an Zuhaltungen in "Grundsätze für die Prüfung von Verriegelungen mit elektromagnetischen Zuhaltungen für Sicherheitsfunktionen" (GS-ET-19) geregelt. DIN EN 1088 gibt Hinweise zur Gestaltung von kompletten Verriegelungseinrichtungen. Nach DIN EN gebaute Positionsschalter müssen auf dem Typschild die Nummer dieser Norm aufgeführt haben. Die Eigenschaft "Zwangsöffnung" muss durch das Aufbringen des in Bild 11 gezeigten Bildzeichens auf dem Schalter gekennzeichnet sein. Es wird empfohlen, sich vom Hersteller oder einer akkreditierten Stelle die Einhaltung der Bauanforderungen bestätigen zu lassen. Bild 11: Bildzeichen für Positionsschalter mit Zwangsöffnung

12 5.3 Technische Unterlagen, Benutzerinformationen Für den funktionssicheren Einsatz von Positionsschaltern für Sicherheitsfunktionen sind die Benutzerinformationen (Technische Daten, Montageanleitungen, Anschlussanleitungen) zu beachten, z.b. über eine mögliche Einschränkung der Gebrauchslage über eine eindeutige Fixierung, wenn die Befestigung der Verriegelungseinrichtung eine Verstellung zulässt, über Anfahrgeschwindigkeit, Anfahrrichtung, Anfahrwinkel, dass Verriegelungseinrichtungen nicht als mechanischer Anschlag verwendet werden dürfen, über erforderliche Kurzschlussschutzeinrichtungen, die mechanische Lebensdauer, über Schaltungsvorschläge, zusätzlich für Zuhaltungen: über eine mögliche Einschränkung des Anwendungsbereiches bei Magnetkraftbetätigung (Arbeitsstromprinzip), über die Zuhaltekraft, über einen funktionsrichtigen Einbau im Hinblick auf die sichere Wirkungsweise, über die Betätigungsmöglichkeit der Hilfsentriegelung, Fluchtentriegelung oder Notentsperrung, über die Sicherung der Zugriffsmöglichkeit der Hilfsentriegelungseinrichtung (Verplomben, Versiegeln), dass die Betätigung der Notentsperrung zu einer Blockierung des Sperrmittels im entsperrten Zustand führt und das Aufheben der Blockierung und das Wiederherstellen des betriebsbereiten Zustandes einen einer Reparatur vergleichbaren Aufwand erfordert. 5.4 Aufschriften Es dürfen nur Verriegelungseinrichtungen verwendet werden, die mit deutlich erkennbaren und dauerhaften Aufschriften und Kennzeichnungen versehen sind. Aufschriften und Kennzeichnungen dürfen durch Überlackierung nicht unlesbar gemacht werden. Für Sicherheitsfunktionen dürfen nur Schalter mit zwangsöffnenden Kontakten verwendet werden, die an der Außenseite deutlich erkennbar und dauerhaft mit dem Bildzeichen gekennzeichnet sind. Gemäß DIN EN müssen auf dem Gerät mindestens folgende Angaben enthalten sein: Name oder Ursprungszeichen des Herstellers, Typbezeichnung oder Seriennummer

13 Bild 12: Beispiel eines Aufschriftenfeldes für einen Positionsschalter Bild 13: Beispiel eines Aufschriftenfeldes für eine Zuhaltung 5.5 Schutzart Der Schutz der Positionsschalter gegen Eindringen von festen Fremdkörpern und Flüssigkeiten muss angemessen sein unter Berücksichtigung der äußeren Einflüsse, unter denen der Schalter betrieben wird (z.b. Staub, Kühlmittel und Metallspäne). Beispiele für Mindestschutzgrade: Allgemeine industrielle Anwendungen IP 32, IP 43 und IP 54 Baustellenbereiche IP 54 Gehäuse, die mit Niederdruck- IP 55 Wasserstrahl gereinigt werden Gehäuse, die Schutz gegen feinen Staub gewähren IP 65 IP X5, IP X6 und IP X7 bedeuten nicht, dass eine Verriegelungseinrichtung (z.b. mit Schlauch oder Hochdruckreinigungsgerät) abgespritzt werden darf. In einem solchen Fall sind zusätzliche Schutzmaßnahmen zu treffen. Eine Kennzeichnung mit der zweiten Kennziffer "7 oder 8" (z.b. IP 67) bedeutet nicht, dass auch zwangsläufig die Anforderungen an die Schutzarten mit der zweiten Kennziffer "5 oder 6" (z.b. IP 65) erfüllt werden.

14 Bild 14: Auszug aus DIN EN "IP-Schutzarten; Berührungs-, Fremdkörper- und Wasserschutz für elektrische Betriebsmittel" Erste Kennziffer Schutzgrade (Berührungs- und Fremdkörperschutz) 5 Eindringen von Staub ist nicht vollständig verhindert, aber Staub darf nicht in einer solchen Menge eindringen, dass das zufriedenstellende Arbeiten des Gerätes oder die Sicherheit beeinträchtigt wird. 6 Kein Eindringen von Staub Zweite Kennziffer Schutzgrade (Wasserschutz) 4 Wasser, das aus jeder Richtung gegen das Gehäuse spritzt, darf keine schädlichen Wirkungen haben. 5 Wasser, das aus jeder Richtung als Strahl gegen das Gehäuse gerichtet ist, darf keine schädliche Wirkung haben. 6 Wasser, das aus jeder Richtung als starker Strahl gegen das Gehäuse gerichtet ist, darf keine schädlichen Wirkungen haben. 7 Wasser darf nicht in einer Menge eintreten, die schädliche Wirkungen verursacht, wenn das Gehäuse unter genormten Druck- und Zeitbedingungen zeitweilig in Wasser untergetaucht ist. 5.6 Verschmutzung am Einbauort von Bauart 2-Schaltern Beim Einsatz von Bauart 2-Schaltern ist die mögliche Verschmutzung am Einbauort zu berücksichtigen. Da das Betätigungsteil in das Schaltergehäuse eingeführt wird, weist dieses naturgemäß eine Öffnung auf, in die auch Schmutz eindringen kann. Die angegebene Schutzart IP XX (vgl. 5.5) bezieht sich ausschließlich auf den elektrischen Einbauraum. Durch Verschmutzung der vom Betätigungsteil bewegten mechanischen Teile können Reibungskräfte entstehen, die im Extremfall zur Zerstörung der Mechanik und zu einem gefährlichen Ausfall des Schalters führen können. Für Anwendungen, bei denen das Eindringen von Partikeln, Spänen oder Stäuben in Verbindung mit Luftfeuchtigkeit nicht verhindert werden kann, sind Bauart 2-Schalter ungeeignet. Dies kann z.b. zutreffen auf den Einsatz in Kalksandsteinwerken, bei der Pulverlackierung, in der spanabhebenden Holz- und Metallbearbeitung. Für diese Anwendungsfälle könnten z.b. auch Näherungsschalter für Sicherheitsfunktionen geeignet sein (siehe auch BGI 670).

15 5.7 Zwangsöffnende Positionsschalter mit Schleich- oder Sprungfunktion Die Schleichschaltung ist die momentan verbreitetste Ausführung in Sicherheitsschaltern. Bei Betätigung öffnet der zwangsöffnende Öffnerkontakt und erreicht definiert seinen Zwangsöffnungspunkt. Bei Rückstellung (Schließen der Schutzeinrichtung) schließt der Kontakt an gleicher Stelle (keine Hysterese). Bei der Anwendung von Schaltern mit Schleichschaltgliedern ist auf die Herstellerangaben hinsichtlich Schaltwegdiagrammen und Betätigungswegen zu achten. Die Schalter sind so zu montieren, dass sie mechanisch vollständig betätigt werden, so dass der notwendige Zwangsöffnungsweg erreicht wird. Bild 15: Zwangsöffnender Schalter mit Schleichfunktion (nur Öffnerkontakt dargestellt) Bild 16: Zwangsöffnender Schalter mit Sprungfunktion (nur Öffnerkontakt dargestellt) Bei sehr langsamen Betätigungsgeschwindigkeiten und bei Anwendungen, bei denen die Kontakte sehr zeitnah schalten sollen, können auch Positionsschalter mit Sprungschaltung verwendet werden. Beim Versagen des Sprungschaltelementes wird durch einen Umlenkmechanismus (im Bild 16 vergrößert dargestellt) die Zwangsöffnung eingeleitet. Auch bei der Anwendung von Schaltern mit Sprungschaltgliedern ist auf die Herstellerangaben hinsichtlich Schaltwegdiagrammen und Betätigungswegen zu achten.

16 Bild 17: Mindeststößelweg bei Positionsschaltern mit Schleichfunktion 5.8 Form des Stellgliedes, Anfahrwinkel Die mechanische Lebensdauer von Positionsschaltern wird von der Anfahrgeschwindigkeit und der Form des Stellgliedes (Anfahrwinkel, Anfahrrichtung) mit beeinflusst. Deshalb sind die Angaben des Herstellers zu beachten. Steile Anfahrwinkel sind notwendig, wenn kurze Betätigungswege des Steuerlineals vorliegen. Dabei darf der einer Anfahrgeschwindigkeit zugeordnete Anfahrwinkel nicht überschritten werden. Bild 18: Falsche Formgebung des Steuerlineals bei Rollenschwenkhebelschaltern

17 Bild 19: Richtige Formgebung des Steuerlineals bei Rollenschwenkhebelschaltern Das Stellglied (Steuerlineal, Kurvenscheibe) soll die gesamte Rollenbreite des Betätigungsteiles berühren, um nur zulässige Flächenbelastungen zu erreichen. Außerdem soll die Anfahrrichtung senkrecht zu Drehachsen von Betätigungsteilen, wie Rolle und Schwenkhebel, sein. Bild 20: Beispiel für die bevorzugte Anfahrrichtung Bild 21: Falsche Formgebung einer Kurvenscheibe

18 Bild 22: Richtige Formgebung einer Kurvenscheibe Der Anfahrwinkel ist abhängig von den zulässigen und erforderlichen Anfahrgeschwindigkeiten; siehe technische Unterlagen der Hersteller. Bild 23: Nockenanfahrwinkel für Kurvenscheiben

19 Tabelle: Nockenhöhe h bei Kurvenscheiben Umfangsweg w (mm) Nockenhöhe h (mm) bei Anfahrwinkel α ,44 0,88 1,34 1,82 2,33 2, ,87 1,76 2,86 3,64 4,66 5, ,31 2,64 4,02 5,46 6,99 8, ,75 3,53 5,36 7,28 9,33 11, ,19 4,41 6,70 9,10 11,66 14, ,62 5,29 8,04 10,92 13,99 17, ,06 6,17 9,38 12,74 16,32 20, ,50 7,05 10,72 14,56 18,65 23, ,94 7,93 12,06 16,38 20,98 25, ,37 8,82 13,40 18,20 23,32 28, ,81 9,70 14,74 20,02 25,65 31, ,25 10,58 16,08 21,84 27,98 34, ,69 11,46 17,42 23,66 30,31 37, ,12 12,34 18,76 25,48 32,64 40,41 Aus dem erforderlichen Hub zuzüglich des Abstandes des Stellgliedes von der Welle resultiert die Nockenhöhe h. Aus der Nockenhöhe h und dem zulässigen Anfahrwinkel α ergibt sich der Umfangsweg aus der vorstehenden Tabelle. Die Herstellerangaben für Hub- und Anfahrwinkel/Anfahrgeschwindigkeit sind zu beachten. Bild 24: Kurvenscheibe mit Segmentabschnitt

20 Bild 25: Kurvenscheibe mit negativem Nocken (Aussparung) Bild 26: Exzentrische Kurvenscheibe Bei der Gestaltung der Kurvenscheiben ist darauf zu achten, dass die Öffnungsweite an der Schließkante den Anforderungen der DIN EN 294 bzw. der Produktnorm entspricht. 6 Anordnung 6.1 Merkmale Merkmale für die richtige Anordnung von Positionsschaltern sind z.b. Formschluss über den gesamten Betätigungsweg des Positionsschalters bis zur Zwangsöffnung, Anordnung und Beschaltung des Schalters als Zwangsöffner und sichere Verarbeitung des Signals, Einstellung des Betätigungshubes entsprechend dem Zwangsöffnungsweg nach Herstellerangabe (Bild 17), formschlüssige Befestigung (dreh- und verschiebsichere Anordnung) des Schalters und des Stellgliedes (Kurvenscheibe, Steuerlineal), keine Langlochbefestigung ohne zusätzliche Fixierung (Bild 27), Sicherung der Befestigungselemente des Schalters und des Stellgliedes (Kurvenscheibe, Steuerlineal) gegen Selbstlockern,

21 ausreichende mechanische Festigkeit der Träger- und Funktionselemente für die Verriegelungseinrichtungen, keine Verwendung des Schalters als mechanischer Anschlag (Bild 32), Schutz gegen Überfahren (siehe Abschnitt 6.4), Schutz gegen Beschädigung von außen, kein Umgehen der Schutzfunktion auf einfache Weise, (siehe Abschnitt 6.6), Anpassung der Leitungseinführung an die notwendige Schutzart des Schalters, Zugänglichkeit für Wartung und Funktionsprüfung. Anmerkung: In Zuhaltungen ist bei einem mit Wechselstrom betriebenen Magneten auf die Hubfreiheit für das Sperrmittel zu achten, damit eine vollständige Hubbewegungsmöglichkeit für das Sperrmittel gewährleistet ist. 6.2 Sichern gegen Lageänderung (Fixierung) Zum Sichern gegen Lageänderung von Positionsschaltern für Sicherheitsfunktionen sind beim Einbau formschlüssige Befestigungen vorzusehen, z.b. durch Rundlöcher, durch Langlöcher mit zusätzlicher Verwendung von Passstiften oder Anschlägen. Bild 27: Beispiele für mögliches Sichern gegen Lageänderung Sofern verschiebbare Positionsschalter auch Aufgaben des Personenschutzes übernehmen, dürfen sie sich nicht so weit verschieben lassen, dass Gefährdungen entstehen können. Dies lässt sich beispielsweise durch einen formschlüssigen Anschlag oder durch eine geschlossene Führungsschiene erreichen.

22 Bild 28: Verschiebbarer Positionsschalter 6.3 Zugänglichkeit, Montageart, Wartungsmöglichkeit Positionsschalter müssen so montiert sein, dass sie für einen eventuellen Austausch zugänglich sind. Durch den Anbau von Positionsschaltern dürfen keine Gefahrstellen entstehen. Bild 29: Unzweckmäßige Montageart Schlechte Zugänglichkeit Bild 30: Zweckmäßige Montagart

23 Bild 31: Zugänglichkeit der Positionsschalter 6.4 Schutz gegen Beschädigung und Überfahren Verriegelungseinrichtungen sind so anzuordnen, dass sie beim Anfahren nicht beschädigt und überfahren werden können. Sie dürfen nicht als mechanischer Anschlag verwendet werden. Bild 32: Unzulässige Verwendung als mechanischer Anschlag Bild 33: Montageart mit einem zusätzlichen mechanisch verstellbaren Anschlag

24 Die Höhe des Steuerlineals oder des Nockens ist kleiner als der gesamte Schaltweg im Schalter zu wählen, damit keine mechanische Belastung des Schalters oder seiner Befestigung erfolgt. Es muss außerdem sichergestellt sein, dass das Steuersignal so lang ist, dass die Betätigung des Positionsschalter nicht vor dem Erreichen des Anschlages wieder aufgehoben wird. Bild 34: Beispiel für die Vermeidung von unzulässiger Überfahrmöglichkeit Verriegelungseinrichtungen unter Verwendung von Positionsschaltern der Bauart 2 erfordern einen Anschlag zum Schutz gegen mechanische Beschädigung. 6.5 Leitungseinführung, Mindestbiegeradius der Anschlussleitungen Damit die Schutzart auch nach dem Einbau aufrechterhalten bleibt, sind die Leitungseinführungen so abzudichten, dass keine Flüssigkeiten, z.b. Regenwasser, Bohremulsion, in das Gehäuseinnere eindringen können. Bild 35: Beispiele für nicht empfohlene Leitungseinführungen

25 Bild 36: Beispiele für bevorzugte Leitungszuführungen Bei der Anbringung einer Verriegelungseinrichtung ist darauf zu achten, dass der Biegeradius r 5d der Anschlussleitung nicht unterschritten wird. Bild 37: Beachten eines ausreichenden Biegeradius Für Verlegung von Leitungen: im Bedarfsfall Kabelverschraubungen mit geeignetem Dichtungskitt abdichten, nicht benutzte Einführungsöffnungen durch Blindstopfen verschließen. Für bewegliche Verlegung von Leitungen: nicht mehrere Leitungen durch eine Kabelverschraubung einführen. In besonders ungünstigen Anwendungsfällen ist der Einsatz von Schutzschlauchverschraubungen empfehlenswert. Hierbei hält der Schutzschlauch die Umwelteinflüsse von Leitung und Leitungseinführung fern.

26 Bild 38: Einsatz von Schutzschlauchverschraubungen 6.6 Maßnahmen gegen Umgehen auf einfache Weise Allgemeines Verriegelungseinrichtungen müssen so gestaltet sein, dass sie nicht auf einfache Weise umgangen werden können. Zu diesem Zweck müssen Angaben über Einbaumöglichkeiten und Wartung zur Verfügung gestellt werden. Aus Bild 41 geht hervor, an welchen Stellen zusätzliche Maßnahmen gegen Umgehen auf einfache Weise erforderlich sein können. Bild 39: Mögliche Bereiche für zusätzliche Maßnahmen gegen Umgehen auf einfache Weise

27 Vorkehrungen, die ein Umgehen erschweren: Verwendung von codierten Positionsschaltern oder Systemen, z.b. mechanische, elektrische, magnetische oder optische, physikalische Hindernisse oder Verdeckungen der Verriegelungseinrichtungen bei geöffneter trennender Schutzeinrichtung. gesicherte Verbindungen, die eine Demontage erschweren (z.b. geschweißt, genietet, Einwegschrauben). Als Umgehen auf einfache Weise gilt nicht ein aufwendiges Unwirksammachen von Schutzfunktionen wie z.b.: das Demontieren oder Wegdrehen von Bauteilen der Verriegelungseinrichtungen, z.b. Positionsschaltern und Zuhaltungen oder deren Betätigungsteile, das Benutzen eines separaten oder nicht bestimmungsgemäß montierten Betätigungsteils bei Verriegelungseinrichtungen der Bauart 2, das Überbrücken der Kontakte Konstruktive Maßnahmen zur Verringerung von Umgehungsmöglichkeiten Positionsschalter der Bauart 1 Wird ein einzelner Positionsschalter der Bauart 1 verwendet, darf dieser nur in zwangsläufiger Art betätigt werden, insbesondere deswegen, weil diese Betätigungsart das Umgehen des Schalters auf einfache Weise verhindert (siehe z.b. Bild 55). Anmerkung: Positionsschalter der Bauart 2 Ein höherer Schutz gegen Umgehen kann erreicht werden, wenn Kurvenscheibe und Schalter in einem Gehäuse angeordnet sind (siehe Bild 42). Aufgrund der konstruktiven Ausführung mit separatem Betätigungsteil (mindestens zweifache Kodierung) wird ein Umgehen auf einfache Weise verhindert. Ein höherer Schutz gegen Umgehen kann z.b. erreicht werden durch: gesicherte Verbindung des Betätigungsteils (z.b. geschweißt, genietet, Einwegschrauben) mit der trennenden Schutzeinrichtung, um eine Demontage zu erschweren, verdeckten Einbau, der das Einführen von Ersatzbetätigungsteilen verhindert, individuelle Einzelkodierung des Betätigungsteils.

28 Bild 40: Beispiel für verdeckten Einbau eines Positionsschalters der Bauart 2 7 Anwendungsbeispiele 7.1 Positionsschalter an Schutzeinrichtungen mit Drehgelenken (Türen, Klappen, Deckel) Die Stellungsüberwachung von Schutzeinrichtungen mit Drehgelenken kann durch Positionsschalter der Bauart 1 oder 2 erfolgen. Bild 41: Stellungsüberwachung einer Schutzeinrichtung mit Positionsschalter Bauart 1; direkt am Drehpunkt Bild 42: Stellungsüberwachung am Drehgelenk unter Verwendung eines Positionsschalters der Bauart 1

29 Bild 43: Stellungsüberwachung einer Schutzeinrichtung mit Positionsschalter der Bauart 2 Falls die Gefahr besteht, dass bei Türen, Klappen und Deckeln mit großen Abmessungen bereits durch die beim Öffnen entstehenden Spalten zu den Gefahrstellen durchgegriffen werden kann, ohne dass der Positionsschalter nach Bauart 1 angesprochen hat, sind Positionsschalter nach Bauart 2 zweckmäßigerweise an der Schließkante anzubringen. Bild 44: Unzulässige Anbringung eines Positionsschalters der Bauart 1 an der Schließkante 7.2 Positionsschalter an seitlich verschiebbaren Schutzeinrichtungen (Schiebetüren, Schutzgitter) Die Stellungsüberwachung von seitlich verschiebbaren Schutzeinrichtungen kann durch Positionsschalter der Bauart 1 oder 2 erfolgen. Bild 46 zeigt eine falsche Anordnung eines Positionsschalters der Bauart 1. Er ist bei geöffneter Schutzeinrichtung nicht betätigt (keine Zwangsöffnung) und leicht umgehbar. Eine versehentliche Betätigung ist möglich. Bild 45: Unzulässige Anordnung eines Positionsschalters der Bauart 1 an einem Schiebeschutzgitter

30 Bild 46: Funktionsrichtige Anordnung eines Positionsschalters der Bauart 1 Bei der Verwendung von Schaltern der Bauart 2 muss ein mechanischer Anschlag vorhanden sein (siehe Bilder 47 und 49). Bild 47: Anbringung eines Positionsschalters der Bauart 2 mit Begrenzungsanschlag an einem Schiebeschutzgitter Bild 48: Stellungsüberwachung durch zwei Positionsschalter der Bauart 1 Bild 49: Stellungsüberwachung durch einen Bauart 1- und einen Bauart 2- Schalter

31 Bild 50: Positionsschalter an einer Schiebetür mit Positionsschalter der Bauart Positionsschalter an abnehmbaren Schutzeinrichtungen Die Stellungsüberwachung an abnehmbaren Schutzeinrichtungen wird vorzugsweise durch Positionsschalter der Bauart 2 realisiert. In Bild 51 muss die abnehmbare Schutzhaube so gestaltet sein, dass beim Schließen diese Schutzeinrichtung geführt wird und der Betätigung des Positionsschalters voreilt. Dabei sollten die Betätigungsteile so eingebaut sein, dass sie bei abgenommener Schutzhaube vor Beschädigung geschützt sind. Bild 51: Positionsschalter an einer abnehmbaren Schutzhaube 7.4 Beispiele für weitere mögliche Anwendungen von Positionsschaltern Weitere Einsatzmöglichkeiten beim Einsatz von elektromechanischen Positionsschaltern für Sicherheitsfunktionen ergeben sich bei der Überwachung von Gefahrstellen.

32 Bild 52: Schaltleiste zur Betätigung von Positionsschaltern an einem Kastenförderer Bild 53: Pendelklappe an der Einzugstelle einer Maschine 8 Schaltungsbeispiele 8.1 Schaltungsbeispiele ohne Zuhaltung Allgemeines Elektromechanische Schaltungen für Positionsschalter ohne Zuhaltung müssen so gestaltet sein, dass sie beim Öffnen von beweglichen trennenden Schutzeinrichtungen die gefahrbringende Bewegung zwangläufig abschalten und bei geöffneter Schutzeinrichtung einen Wiederanlauf verhindern. Verriegelungseinrichtungen einschließlich der nachfolgenden Signalverarbeitung sind sicherheitsbezogene Teile der Steuerung von Maschinen. Die "Widerstandsfähigkeit" einer Verriegelungseinrichtung gegenüber dem Auftreten von Fehlern muss umso höher ausgelegt sein, je höher das Gefährdungspotential an der Gefahrstelle ist. Eines der wichtigsten Kriterien bei der Auswahl von Verriegelungseinrichtungen ist deshalb die vom Konstrukteur ausgewählte und in den technischen Unterlagen angegebene Steuerungskategorie.

33 Die Anforderungen an sicherheitsrelevante Teile von Steuerungen sind in der DIN EN in fünf abgestuften Kategorien festgelegt. Diese Kategorien beschreiben das Verhalten der sicherheitsrelevanten Teile beim Auftreten von Fehlern innerhalb der Steuerung bzw. an Bauteilen (siehe Anhang A). Bild 54: Grundsätzlicher Aufbau einer Maschinensteuerung Nachfolgend sind einige Schaltungsbeispiele aufgeführt, die den prinzipiellen Einsatz von Positionsschaltern in Verriegelungseinrichtungen mit Sicherheitsfunktion beschreiben Einsatz von Positionsschaltern in Steuerungen der Kategorie 1 (Beispiel) Bild 55: Stellungsüberwachung beweglicher Schutzeinrichtungen Steuerung nach DIN EN 954-1, Kategorie 1

34 Funktionsbeschreibung: Gefahrbringende Bewegungen oder Zustände werden bei geöffnetem Schutzgitter durch Hilfsschütz K1 unterbrochen bzw. verhindert. Die Sicherheitsfunktion lässt sich nicht bei allen Bauteilausfällen aufrechterhalten und hängt von der Zuverlässigkeit der Bauteile ab. Es sind keine Maßnahmen zur Fehlererkennung vorgesehen. Ein Entfernen der Schutzeinrichtung wird nicht bemerkt. Konstruktive Merkmale: Als bewährte Prinzipien werden das Ruhestromprinzip und die Erdung des Steuerkreises verwendet. Der Schalter S1 ist ein zwangsöffnender Positionsschalter, gebaut nach DIN EN , Anhang K. Der Öffnerkontakt muss mechanisch zwangläufig unterbrechen, wenn die Schutzeinrichtung sich nicht in Schutzstellung befindet. Das eingesetzte Hilfsschütz ist ein bewährtes Bauteil im Sinne von DIN EN Betätigungselemente und Positionsschalter sind gegen Lageveränderung zu sichern. Es dürfen nur starre mechanische Teile (keine Federelemente) verwendet werden. Der Betätigungshub für den Positionsschalter erfolgt nach Herstellerangabe. Anwendung Bei niedrigen Risiken, z.b. bei seltenem Eingriff in den Gefahrbereich und relativ hoher Wahrscheinlichkeit, dass die Gefahr durch andere Maßnahmen noch abgewendet werden kann Einsatz von Positionsschaltern in Steuerungen der Kategorie 3 (Beispiele) Beispiel 1 Bild 56: Stellungsüberwachung beweglicher Schutzeinrichtungen Steuerung nach DIN EN 954-1, Kategorie 3

35 Funktionsbeschreibung: Gefahrbringende Bewegungen oder Zustände werden bei geöffnetem Schutzgitter durch Öffner-Schließer-Kombination unterbrochen bzw. verhindert. Die Freigabe erfolgt nur, wenn die Schutzeinrichtung geöffnet und danach wieder geschlossen wird. Das Entfernen der Schutzeinrichtung wird (durch S2) unmittelbar erkannt. Beim Auftreten eines Bauteilausfalles bleibt die Sicherheitsfunktion erhalten. Die meisten Bauteilausfälle werden anerkannt und führen zur Betriebshemmung. Störungen im Anfahr- und Betätigungsmechanismus werden durch Verwendung von zwei prinzipverschieden betätigten Positionsschaltern (Öffner-Schließer- Kombination) erkannt. Wenige Fehler werden nicht erkannt (Nicht-Abfallen des Steuerschützes K2 bei Entregung; Nicht-Unterbrechung der Kontakte in S1 oder S2). Die Anhäufung derartiger Fehler kann zum Verlust der Sicherheitsfunktion führen. Konstruktive Merkmale: Der Schalter S1 ist ein zwangsöffnender Positionsschalter entsprechend DIN EN , Anhang K. Der Schalter S2 arbeitet zwangsöffnend und die Steuerschütze K1/K2 haben zwangsgeführte Kontakte. Die Zuleitungen zu den Positionsschaltern sind getrennt verlegt. Anwendung: Bei mittleren bis höheren Risiken, z.b. bei regelmäßigem Eingriff in den Gefahrbereich und relativ hoher Wahrscheinlichkeit, dass die Gefahr durch andere Maßnahmen noch abgewendet werden kann.

36 Beispiel 2 Bild 57: Stellungsüberwachung beweglicher Schutzeinrichtungen Steuerung nach DIN EN 954-1, Kategorie 3 Funktionsbeschreibung: Gefahrbringende Bewegungen oder Zustände werden bei geöffnetem Schutzgitter durch Öffner-Schließer-Kombination unterbrochen bzw. verhindert. Beim Auftreten eines Bauteilausfalles bleibt die Sicherheitsfunktion erhalten. Die meisten Bauteilausfälle werden erkannt und führen zur Betriebshemmung. Auch Fehler im Schütz K1 werden erkannt. Störungen im Anfahr- und Betätigungsmechanismus werden durch Verwendung von zwei prinzipverschiedenen betätigten Positionsschaltern (Öffner-Schließer- Kombination) erkannt. Einige, wenige Fehler werden nicht erkannt (z.b. Nicht-Öffnen der Schließer in S2 und S4). Es können mehrere Schutzeinrichtungen hintereinander geschaltet werden (Kaskadierung). Die Schaltung kann an der mit einem X gekennzeichneten Stelle zur Überwachung von Leistungsschützen und Schützen zur Vervielfältigung des Freigabepfades erweitert werden.

37 Konstruktive Merkmale: Die Schalter S1 und S3 sind zwangsöffnende Positionsschalter entsprechend DIN EN , Anhang K. Das Schütz K1 hat zwangsgeführte Kontakte. Die Zuleitungen zu den Positionsschaltern sind getrennt verlegt, oder es erfolgt eine geschützte Leitungsverlegung. Das Not-Aus- oder Schutztürkontrollgerät entspricht Kategorie 4. Anwendung: Bei mittleren bis höheren Risiken, z.b. bei regelmäßigem Eingriff in den Gefahrbereich und relativ hoher Wahrscheinlichkeit, dass die Gefahr durch andere Maßnahmen noch abgewendet werden kann Einsatz von Positionsschaltern in Steuerungen der Kategorie 4 Bild 58: Stellungsüberwachung beweglicher Schutzeinrichtungen Steuerung nach DIN EN 954-1, Kategorie 4 Funktionsbeschreibung: Gefahrbringende Bewegungen oder Zustände werden bei geöffnetem Schutzgitter durch Öffner-Schließer-Kombination unterbrochen bzw. verhindert. Es ist keine Anlauftestung durch Öffnen und Schließen der Schutzeinrichtung erforderlich. Die Sicherheitsfunktion ist auch erfüllt, wenn ein Bauteilausfall auftritt. Alle Fehler, entsprechend der Fehlerliste, werden während des Betriebes oder beim Betätigen (Öffnen und Schließen) der Schutzeinrichtung durch Unterbrechung der Freigabe erkannt.

38 Eine Fehlerhäufung zwischen zwei aufeinanderfolgenden Betätigungszeitpunkten kann zum Verlust der Sicherheitsfunktion führen. Die Schaltung kann an der mit einem X gekennzeichneten Stelle zur Überwachung von Leistungsschützen und Schützen zur Vervielfältigung des Freigabepfades erweitert werden. Konstruktive Merkmale: Alle sicherheitsrelevanten Teile der Steuerung sind redundant aufgebaut. Der Schalter S1 ist ein zwangsöffnender Positionsschalter entsprechend DIN EN , Anhang K. Die Steuerschütze K1/K2/K3/K4 haben zwangsgeführte Kontakte. Die Zuleitungen zu den Positionsschaltern S1/S2 sind getrennt verlegt. Kategorie 4 wird nur eingehalten, wenn nicht mehrere mechanische Positionsschalter verschiedener Schutzeinrichtungen hintereinandergeschaltet werden (Kaskadierung), da sonst keine Fehlererkennung in Schaltern und Leitungen möglich ist. Anwendung: Bei hohen Risiken, z.b. bei regelmäßigem Eingriff in den Gefahrbereich und geringer Wahrscheinlichkeit, dass die Gefahr durch andere Maßnahmen noch abgewendet werden kann. 8.2 Schaltungsbeispiel mit Zuhaltung Bei Verriegelungsschaltungen mit Zuhaltung müssen zunächst alle Anforderungen an Verriegelungsschaltungen ohne Zuhaltung erfüllt werden. Zusätzlich müssen die Schaltkontakte der zwangläufig wirkenden Stellungsüberwachung des Sperrmittels so mit der Schaltung verknüpft werden, dass das geforderte Sicherheitsniveau erhalten bleibt. Dies wird in der Regel dadurch erreicht, dass der zwangläufig wirkende Öffnerkontakt der Sperrmittelüberwachung in Reihe mit dem zwangsöffnenden Kontakt zur Stellungsüberwachung der Schutzeinrichtung geschaltet wird.

39 Bild 59: Stellungsüberwachung beweglicher Schutzeinrichtungen mit Zuhaltung und Anlauftestung; Steuerung nach DIN EN 954-1, Kategorie 4 Funktionsbeschreibung: Gefahrbringende Bewegungen oder Zustände werden bei geöffnetem Schutzgitter durch Öffner-Schließer-Kombination unterbrochen bzw. verhindert. Zusätzlich wird das Sperrmittel (Zuhaltung) durch einen zwangläufig wirkenden Positionsschalter überwacht. Es ist eine Anlauftestung vorhanden, die bei geöffneter Schutzeinrichtung durchgeführt werden muss. Die Sicherheitsfunktion ist erfüllt, wenn ein Bauteilausfall auftritt. Alle Fehler, entsprechend der Fehlerliste, werden während des Betriebes oder beim Betätigen (Öffnen und Schließen) der Schutzeinrichtung durch Unterbrechung der Freigabe erkannt. Eine Fehlerhäufigkeit zwischen zwei aufeinanderfolgenden Betätigungszeitpunkten kann zum Verlust der Sicherheitsfunktion führen. Wenn durch die Stellungsüberwachung des Sperrmittels (S3) auch gleichzeitig die Stellung der Schutzeinrichtung zwangläufig erkannt wird (Fehlerschließsicherung), kann S1 entfallen. Konstruktive Merkmale: Alle sicherheitsrelevanten Teile der Steuerung zur Stellungsüberwachung der Schutzeinrichtung sind redundant aufgebaut. Die Schalter S1 und S3 sind zwangsöffnende Positionsschalter gebaut nach EN und eingesetzt entsprechend DIN EN Die Steuerschütze K1/K2/K3/K4 haben zwangsgeführte Kontakte.

40 Die Zuleitungen zu den Positionsschaltern S1/S2/S3 sind getrennt verlegt. Kategorie 4 wird nur eingehalten, wenn nicht mehrere mechanische Positionsschalter verschiedener Schutzeinrichtungen hintereinandergeschaltet werden (Kaskadierung), da sonst keine Fehlererkennung in Schaltern und Leitungen möglich ist. Die Steuerung des Sperrmittels kann z.b. durch zeitabhängige Systeme (Gewindebolzen, Schaltuhr) oder bewegungsabhängige Systeme (Stillstandsmelder) erfolgen. Anwendung: Bei hohen Risiken, z.b. bei regelmäßigem Eingriff in den Gefahrbereich und geringer Wahrscheinlichkeit, dass die Gefahr durch andere Maßnahmen noch abgewendet werden kann. Die Schaltung ist anwendbar bei trennenden Schutzeinrichtungen, die so lange geschlossen und zugehalten bleiben müssen, bis ein Verletzungsrisiko durch gefährliche Maschinenfunktionen vorbei ist. 8.3 Fehlerbetrachtung Bei Verriegelungseinrichtungen müssen folgende mögliche Bauteilfehler berücksichtigt werden: Kurzschluss oder Unterbrechung von Stromkreisen Kurzschluss oder Unterbrechung in einzelnen Bauteilen Nichtabfallen von elektromagnetischen Bauelementen mechanisches Blockieren von bewegten Teilen Driften von analogen Bauelementen über die Toleranzwerte Federbruch und das Lösen von mechanischen Verbindungen. Weitere Einzelheiten zu möglichen Fehlerausschlüssen siehe Kapitel-Nr des BIA-Handbuches.

41 Anhang A Anforderungen der Kategorien sicherheitsbezogener Teile von Maschinensteuerungen Kategorie Anforderungen (Kurzfassung) Systemverhalten Prinzip B Die sicherheitsbezogenen Teile von Steuerungen und/oder ihre Schutzeinrichtungen als auch ihre Bauteile müssen in Übereinstimmung mit den zutreffenden Normen so gestaltet, gebaut, ausgewählt, zusammengestellt und kombiniert werden, dass sie den zu erwartenden Einflüssen standhalten. 1 Die Anforderungen von B müssen erfüllt sein. Bewährte Bauteile und bewährte Sicherheitsprinzipien müssen angewendet werden. 2 Die Anforderungen von B und die Verwendung bewährter Sicherheitsprinzipien müssen erfüllt sein. Die Sicherheitsfunktion muss in geeigneten Zeitabständen durch die Maschinensteuerung geprüft werden. 3 Die Anforderungen von B und die Verwendung bewährter Sicherheitsprinzipien müssen erfüllt sein. Sicherheitsbezogene Teile müssen so gestaltet sein, dass 1. ein einzelner Fehler in jedem dieser Teile nicht zum Verlust der Sicherheitsfunktion führt und, 2. wann immer in angemessener Weise durchführbar, der einzelne Fehler erkannt wird. Das Auftreten eines Fehlers kann zum Verlust der Sicherheitsfunktion führen. Das Auftreten eines Fehlers kann zum Verlust der Sicherheitsfunktion führen, aber die Wahrscheinlichkeit des Auftretens ist geringer als in Kategorie B. Das Auftreten eines Fehlers kann zum Verlust der Sicherheitsfunktion zwischen den Prüfungen führen. Der Verlust der Sicherheitsfunktion wird durch die Prüfung erkannt. Wenn der einzelne Fehler auftritt, bleibt die Sicherheitsfunktion immer erhalten. Einige aber nicht alle Fehler werden erkannt. Eine Anhäufung unerkannter Fehler kann zum Verlust der Sicherheitsfunktion führen. überwiegend durch die Auswahl von Bauteilen charakterisiert überwiegend durch die Struktur charakterisiert 4 Die Anforderungen von B und die Verwendung bewährter Sicherheitsprinzipien müssen erfüllt sein. Sicherheitsbezogene Teile müssen so gestaltet sein, dass 1. ein einzelner Fehler in jedem dieser Teile nicht zum Verlust der Sicherheitsfunktion führt und 2. der einzelne Fehler bei oder vor der nächsten Anforderung an die Sicherheitsfunktion erkannt wird, oder, wenn dies nicht möglich ist, darf eine Anhäufung von Fehlern dann nicht zum Verlust der Sicherheitsfunktion führen. Wenn Fehler auftreten, bleibt die Sicherheitsfunktion immer erhalten. Die Fehler werden rechtzeitig erkannt, um einen Verlust der Sicherheitsfunktion zu verhindern.

42 Anhang B Vorschriften und Regeln Nachstehend sind die insbesondere zu beachtenden einschlägigen Vorschriften und Regeln zusammengestellt; siehe auch 8. Absatz der Vorbemerkung: 1. Gesetze/Verordnungen (Bezugsquelle: Buchhandel oder Carl Heymanns Verlag KG, Luxemburger Straße 449, Köln) Richtlinie des Rates zur Angleichung der Rechtsvorschriften der Mitgliedstaaten für Maschinen (98/37/EG). 2. Unfallverhütungsvorschriften (Bezugsquelle: Berufsgenossenschaft oder Carl Heymanns Verlag KG, Luxemburger Straße 449, Köln) Allgemeine Vorschriften (BGV A1), Kraftbetriebene Arbeitsmittel (VBG 5), Druckgießmaschinen (VBG 7n8), Spritzgießmaschinen (VBG 7ac), Maschinen, Anlagen und Apparate der Textilindustrie (VBG 7v), Krane (BGV D6), Hebebühnen (VBG 14), Fleischereimaschinen (VBG 19), Verpackungs- und Verpackungshilfsmaschinen (BGV D17), Nahrungsmittelmaschinen (BGV D18). 3. Berufsgenossenschaftliche Regeln, Informationen und andere Schriften (Bezugsquelle: Berufsgenossenschaft oder Carl Heymanns Verlag KG, Luxemburger Straße 449, Köln) BG-Information "Auswahl und Anbringung von Näherungsschaltern in Verriegelungseinrichtungen für Sicherheitsfunktionen" (BGI 670) BIA-Report 6/97 BIA-Handbuch.