Bei vielen industriellen Anwendungsfällen ist es notwendig, die erforderliche Sicherheit über sogenannte beweglich trennende Schutzeinrichtungen zu gewährleisten. Dabei muss diese Schutztür aber nicht nur die erforderliche Sicherheit garantieren, sie muss auch mit Blick auf die Produktion durch Effizienz glänzen. Wann welche Sicherheitszuhaltung Sinn macht, erfahren Sie in diesem Beitrag.
Tatsächlich ist es der Anwendungsfall, der vorgibt, welche Schutztürart die richtige ist. Die Norm EN ISO 14119 „Sicherheit von Maschinen – Verriegelungseinrichtungen in Verbindung mit trennenden Schutzeinrichtungen – Leitsätze für Gestaltung und Auswahl“ weist den Weg: Sie verbindet das Thema Sicherheit eng mit den sehr vielfältigen Anwendungssituation. Es muss also gut überlegt sein, welche Schutztürart – Schwenk- und Schiebetüren, Hauben, Klappen oder Rolltore – passend ist. Betrachtet werden muss auch die Art der Überwachung, der Schaltertyp sowie die passende Sicherheitszuhaltung für die Schutztür.
Manipulation den Riegel vorsetzen
Ein wesentliches Kriterium für die Entscheidung findet sich in der Einbausituation selbst: zum Beispiel der verdeckte Einbau oder die Platzsituation. Für platzkritische Situation eignen sich Sicherheitszuhaltungen wie der neue Sicherheitsschalter mit Zuhaltung PSENmlock mini von Pilz. Dieser etwa besitzt eine kompakte Bauform.
Überdies muss bedacht werden, ob besonders raue Umgebungsbedingungen herrschen. Dann ist eine robuste Zuhaltung wie etwa die neue Sicherheitszuhaltung PSENslock 2 von Pilz gefragt, die ein hygienisches Design aufweist beziehungsweise mit Edelstahlelementen erhältlich ist. Mit ihr kann eine sichere Schutztürüberwachung mit Prozesszuhaltung auch in widrigsten Umgebungsbedingungen umgesetzt werden, da sie die Schutzart IP 67 / IP 6K9K erfüllt. Bei dieser Zuhaltung kann dazu die Rastkraft, also die Kraft, die einen Sicherheitsschalter mit dem Betätiger verbindet, über einen RFID-Tag individuell eingestellt werden, was die Sicherheit passgenau für die jeweilige Maschine umsetzbar macht.
Eine Maschinenbewegung muss beim Öffnen der Schutzeinrichtung sofort stoppen und der Wiederanlauf verhindert werden, solange sie geöffnet ist
Verriegelung mit Zuhaltung
Wird die Sicherheit über beispielsweise eine Verriegelungseinrichtung umgesetzt, muss diese unter anderem die gefahrbringende Bewegung einer Maschine so lange verhindern, wie die beweglich trennende Schutzeinrichtung, etwa eine Schutztür, geöffnet ist. Praktisch gesprochen muss die gefährliche Maschinenbewegung bei Öffnen der Schutzeinrichtung sofort stoppen und auch der Wiederanlauf verhindert werden, solange sie geöffnet ist.
Anders, wenn von der Maschine nach dem Stoppbefehl noch eine Gefahr ausgehen kann. Dann brauchen Anwender für eine adäquate Sicherheit eine Verriegelungseinrichtung mit Zuhaltungsüberwachung. Das betrifft etwa Maschinen, die noch nachlaufen, wie beispielsweise auch bei Roboteranwendungen. Die Schutzeinrichtung darf hier erst entsperren, wenn sich die Maschine in einem sicheren Zustand befindet und komplett gestoppt hat. Erst dann, wenn keinerlei Gefahr mehr von der Maschine ausgeht, lässt sich die Schutztür öffnen. Technisch funktioniert das, indem der Stillstand durch Encoder oder Stillstandswächter überwacht wird und dieser das Signal an die Steuerung übermittelt. Erst dann darf die Zuhaltung entsperrt und die Schutzeinrichtung geöffnet werden.
Prozess- und Personenschutz
Die Frage nach der Art der Zuhaltung ist abhängig von der Nachlaufzeit. Ist die Zeit bis zum Erreichen der Gefahrenstelle länger als die Nachlaufzeit, ist eine Prozesszuhaltung ausreichend. Ist die Eingriffszeit allerdings kürzer als die Nachlaufzeit, wird eine sichere Zuhaltung, auch Personenschutz genannt, erforderlich.
Für den Prozessschutz (also dem Verhindern einer ungewollten Unterbrechung des Fertigungsablaufs) ist eine Zuhaltung zum Beispiel nach dem Arbeitsstromprinzip ausreichend. Dabei erfolgt die Zuhaltung durch einen Magneten – für die Entsperrung wird der Magnet wieder deaktiviert. Ein Funktionsprinzip, wie es zum Beispiel die elektromagnetische Sicherheitszuhaltung PSENslock 2 von Pilz bietet. Sie kombiniert die sichere Schutztürüberwachung mit einem integrierten Elektromagneten und bietet damit eine sichere Stellungsüberwachung mit Prozesszuhaltung in nur einem System.
Eine andere Situation liegt vor, wenn die Maschine vom Bedienpersonal betreten werden kann oder muss, zum Beispiel bei notwendigen Wartungen oder für Eingriffe in den laufenden Produktionsprozess. Oder wenn überdies gefährliche Nachlaufbewegungen bestehen, die das Bedienpersonal verletzen könnten. Dann muss neben dem Prozessschutz auch der Personenschutz berücksichtigt werden: Eine Sicherheitszuhaltung nach EN ISO 13849-1 ist bei diesem Anwendungsfall zwingend notwendig.
Die Passende Schutzeinrichtung für jeden Performance Level
Die Wahl der passenden Schutzeinrichtung erfolgt hier auf Basis des durch die Risikoanalyse bestimmten Performance Levels (PL). Die sichere Zuhaltung kann in diesem Fall beispielsweise durch das Ruhestromprinzip erreicht werden. Im Gegensatz zum Arbeitsstromprinzip wird hier für das Aktivieren der Zuhaltung eine Feder verwendet, für das Öffnen der Zuhaltung kommt eine Magnetspule zum Einsatz. Die mechanische Sicherheitszuhaltung PSENmech von Pilz etwa ermöglicht solch eine sichere Zuhaltung bis PL c, mit Fehlerausschluss auch bis zu PL d. Diese elektromechanischen Sicherheitsschalter sorgen für die Zuhaltung der Schutztür, bis der gefährliche Produktionsprozess beendet und die Maschine oder Anlage sicher gestoppt ist.
Das bistabile Prinzip sorgt für die sichere Zuhaltung in der Anwendung, das heißt verriegelt oder entriegelt wird nur, wenn beide Kanäle sicher geschaltet haben
Neben dem Ruhestromprinzip ist es das bistabile Prinzip, das ebenfalls für die sichere Zuhaltung sorgt. Diese zweikanalige Ansteuerung der Zuhaltung verriegelt oder entriegelt nur, wenn beide Kanäle sicher geschaltet haben. Es erkennt zudem Fehlerfälle, wie Kurz- oder Querschluss, die zum Abschalten der OSSD-Ausgänge (Output Signal Switching Device) führen, aber ein unbeabsichtigtes Öffnen der Tür, sogar im Fehlerfall, verhindert. Bei Pilz wird dieses Prinzip mit den Sicherheitszuhaltungen PSENmlock und PSENmlock mini umgesetzt, die auf Basis dieser Technologie eine sichere Verriegelung und sichere Zuhaltung bis PL e beziehungsweise bis PL d umsetzen kann.
Eine Smarte Diagnose bringt auch die Produktivität in Schwung
Wenn auch eine Diagnoselösung wie Safety Device Diagnostics (SDD) von Pilz genutzt wird, dann lassen sich neben umfangreichen Diagnose- und Statusinformationen zudem eine sichere Reihenschaltung und gleichzeitig die gezielte Ansteuerung einzelner Sensoren umsetzen. Vorteil: Es lässt sich exakt definieren, welche Türen nach dem Abschalten entriegelt und geöffnet werden dürfen, wenn in einer Anlage zum Beispiel Wartungsarbeiten anstehen. Ansonsten würden bei Anforderung der Entriegelungsfunktion alle in Reihe geschalteten Schutztüren auf einmal aufgehen, was zum Sicherheitsproblem werden kann, weil unbemerkt eine Person an einer weiteren Schutzeinrichtung den Gefahrenraum betreten könnte.
Eine Standardsituation für die Sicherheit gibt es somit nicht, eine Faustformel für den Schutz von Mensch und Maschine jedoch schon: Je gefährlicher die Situation „hinter“ einer Schutztür, desto sicherer muss der Schutz beziehungsweise die Überwachung der trennenden Schutzeinrichtung ausgelegt sein.
Bild- und Textquelle: Pilz
