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Eaton: Movable guards, Bewegliche Schutzeinrichtungen

Sich bewegende Teile in oder an Maschinen stellen eine erhebliche Gefahrenquelle dar. Eine grundsätzliche Maßnahme, um Bediener und andere Personen auf Abstand von diesen Teilen zu halten und eine Berührung zu verhindern, sind trennende Schutzeinrichtungen.

Laut Maschinenrichtlinie versteht man darunter „ein Maschinenteil, das Schutz mittels einer physischen Barriere bietet“ – einfach gesagt kann eine Person so nicht den Gefahrenbereich erreichen. Das kann zum Beispiel durch einen Schutzgitter an Maschinen oder ein Gehäuse erreicht werden.

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Was sind bewegliche trennende Schutzeinrichtungen?

Um aber zum Beispiel Werkzeugmaschinen zu rüsten oder Anlagen zu warten, muss eine Zugänglichkeit des Arbeitsbereichs gewährleistet sein.

Das ermöglichen bewegliche trennende Schutzeinrichtungen wie Schutztüren für Maschinen oder Klappen. Die Position dieser Einrichtungen muss allerdings über Sensoren oder Sicherheitsschalter überwacht werden und mit der Steuerung der Maschine verbunden sein. Die entsprechenden Anforderungen sind in der EN ISO 12100 definiert.   

Was ist der Unterschied zwischen Verriegelung und Zuhaltung?

Dabei wird zwischen Sicherheitsschaltern mit Verriegelung und Sicherheitsschaltern mit Zuhaltung unterschieden: Eine Verriegelung erkennt das Öffnen einer Schutztür, so dass die Maschine über die angeschlossene Steuerung in einen sicheren Zustand gebracht werden kann. Eine Zuhaltung erlaubt dagegen das Öffnen der Schutztür einer Maschine nur dann, wenn die Anlage nicht läuft. Sie hält die Schutzeinrichtung über Federkraft oder über einen Elektromagneten geschlossen, bis sie ein Signal von der Steuerung erhält, dass der sichere Zustand erreicht ist.

Zuhaltungen werden dann eingesetzt, wenn eine Person den Gefahrenbereich erreichen kann, bevor die gefahrenbringende Maschinenfunktion beendet ist (z. B. bei einer langen Nachlaufzeit). Informationen zur Gestaltung und Auswahl von Verriegelungseinrichtungen in Verbindung mit trennenden Schutzeinrichtungen gibt die DIN EN ISO 14119. Allgemeine Anforderungen an Gestaltung und Bau von feststehenden und beweglichen trennenden Schutzeinrichtungen sind darüber hinaus in der EN ISO 14120 definiert.

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Praxisbeispiel: zweikanalige Schutztürüberwachung mit Sicherheitsrelais und kontaktlosem Sicherheitsschalter


Wie so eine Überwachung einer Maschinen-Schutztür mit Verriegelung aussehen kann, zeigt das folgende Beispiel:

Annahme: Der Normal-Betrieb der Anlage erfordert zyklische Eingriffe in den Gefahrenbereich. Die Anhaltezeit ist kleiner als die Zugangs- bzw. Zugriffszeit, d.h. der Bediener erreicht den Gefahrenbereich erst, wenn die Maschine sicher zum Stillstand gekommen ist.  

In dieser Applikation kann die Überwachung des Schutzgitters oder der Schutztür einer Maschine zweikanalig mit einem Sicherheitsrelais und einem kontaktlosem Sicherheitsschalter erreicht werden. Bedingung dafür ist der Einsatz eines berührungslosen Sicherheitsschalter nach IEC 60947-5-3 und Funktion nach ISO 14119 Bauart 3 oder 4.

Der berührungslose Sicherheitsschalter RS2 der RS-Titan Baureihe von Eaton erfüllt diese Anforderung: Seine potentialfreien Reed-Kontakte werden zur Erhöhung der Überlistungssicherheit durch Mehrfachmagnete im Aktor angesteuert.

Sie zeichnen sich durch eine robuste Bauweise aus und überzeugen insbesondere in punkto Sicherheit: Nach EN ISO 13849 erreichen die Schalter PLe, nach EN IEC 62061 sind sie zertifiziert bis SILCL3.

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Abbildung 1: Die kontaktlosen Sicherheitsschalter der RS-Titan Baureihe lassen sich ideal in die Maschinenentwicklung nach europäischen Sicherheitsrichtlinien integrieren.
Durch Öffnen der trennenden Schutzeinrichtung werden die internen Freigaberelais K1 und K2 des Eaton-Sicherheitsrelais ESR5 über den berührungslosen Sicherheitsschalter ausgeschaltet. Der nicht sicherheitsgerichtete Meldepfad (Anschluss 31-32) schließt und die Freigabepfade öffnen. Die Sicherheitsschütze/Leistungsschütze Q1, Q2 fallen ab und das Sicherheitsrelais geht über die nun geschlossenen Öffner im Rückführkreis wieder in Einschaltbereitschaft.Mit dieser Schaltung wird ein Sicherheitsintegritätsniveau von SIL 2 bzw. ein Performance Level „d“ erreicht.  
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Abbildung 2: Zweikanalige Schutztüreinrichtung mit Sicherheitsrelais

Fazit

Es gibt natürlich noch weit mehr Möglichkeiten, um bewegliche trennende Schutzeinrichtungen zu überwachen.

Für alle, die sich mit dem Thema „Maschinen- und Anlagensicherheit“ ausführlicher befassen wollen, bietet das Sicherheitshandbuch von Eaton dazu ausführliche Informationen. Es werden nicht nur alle einschlägigen Normen erklärt, sondern es bietet die Möglichkeit, sich Schritt für Schritt in die umfangreiche Materie der funktionalen Sicherheitstechnik einzuarbeiten. In einem eigenen, umfangreichen Kapitel zeigen zahlreiche Schaltungsbeispiele, wie sich bewegliche trennende Schutzeinrichtungen überwachen lassen – je nach Applikation und gefordertem Sicherheitsintegritätsniveau.

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Das Sicherheitshandbuch zeigt anhand von Beispielschaltkreisen, wie das Konzept der funktionalen Sicherheit mit elektrischen, elektronischen und programmierbaren Komponenten und Anlagen in Sicherheitsanwendungen umgesetzt werden kann. Es zeigt, wie verschiedene Sicherheitslevel (SIL oder PL) erreicht werden können. Die wichtigsten internationalen Normen EN ISO 13849-1 und IEC 62061 für die Sicherheit von Maschinen und Anlagen werden erläutert und an praktischen Beispielen gezeigt.

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