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BGI 575Auswahl und Anbringung
elektromechanischerVerriegelungseinrichtungen für
Sicherheitsfunktionen(bisherige ZH 1/153)Berufsgenossenschaft der
Feinmechanik und ElektrotechnikFachausschuss "Elektrotechnik" der
BGZMärz 2003
BGI enthalten Festlegungen und Informationen, die die Anwendung
der vorliegendenErkenntnisse und Regelungen zu einem bestimmten
Sachgebiet oder Sachverhalt bei derpraktischen Arbeit erleichtern
sollen.
VorbemerkungDiese Information richtet sich insbesondere an die
Konstrukteure von Maschinen undAnlagen sowie an das
Wartungspersonal und soll Anregungen und Hinweise für die
richtigeAuswahl und Anbringung elektromechanischer
Positionsschalter für Sicherheitsfunktionengeben, im folgenden nur
Positionsschalter genannt.
Diese Positionsschalter werden üblicherweise in
Verriegelungseinrichtungen mit und ohneZuhaltung verwendet.
Bei der Auswahl und Anbringung dieser Verriegelungseinrichtungen
sind eine Reihe vonAnforderungen, wie z.B. der "Schutz gegen
Umgehen auf einfache Weise", zuberücksichtigen. Sie richten sich
nach den Angaben in speziellen Normen, wie z.B. der DINEN 1088.
Über Verriegelungseinrichtungen mit und ohne Zuhaltung unter
Verwendung vonPositionsschaltern sind in vielen Vorschriften,
Bestimmungen und Richtlinien Aussagenenthalten. 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, umeine Verwechslung mit
den Kategorien nach DIN EN 954-1 zu verhindern.
Für berührungslos wirkende Positionsschalter wird auf die BGI
670 "Auswahl undAnbringung von berührungslos wirkenden
Positionsschaltern in Verriegelungseinrichtungenfür
Sicherheitsfunktionen" verwiesen.
Die in dieser Information enthaltenen technischen Lösungen
schließen andere, mindestensebenso sichere Lösungen nicht aus, die
auch in technischen Regeln anderer Mitgliedstaatender Europäischen
Union oder anderer Vertragsstaaten des Abkommens über
denEuropäischen Wirtschaftsraum ihren Niederschlag gefunden haben
können.
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1 Anwendungsbereich
1.1 Diese Information findet Anwendung auf die richtige Auswahl
und Anbringungelektromechanischer Positionsschalter in
Verriegelungseinrichtungen fürSicherheitsfunktionen.
1.2 Diese Information kann sinngemäß auch Anwendung auf
Verriegelungseinrichtungenanderer Technologien finden, z.B.
hydraulische oder pneumatische.
2 Begriffe
2.1 Verriegelungseinrichtung (Verriegelung)Eine mechanische,
elektrische oder andere Einrichtung, deren Zweck es ist, denBetrieb
eines Maschinenelementes unter bestimmten Bedingungen zu
verhindern(üblicherweise solange eine trennende Schutzeinrichtung
nicht geschlossen ist).
2.2 PositionsschalterHilfsstromschalter, bei dem das
Betätigungssystem durch ein sich bewegendesMaschinenteil betätigt
wird, wenn dieses Teil eine vorbestimmte Stellung erreicht hat.
2.3 Positionsschalter für
SicherheitsfunktionenPositionsschalter, der auf Grund vorgegebener
Eigenschaften fürSicherheitsanwendungen geeignet ist. Er besitzt
einen oder mehrere Öffner, die mitdem Betätigungsteil des Schalters
so verbunden sind, dass die vollständigeKontaktöffnung der Öffner
erreicht ist, wenn das Betätigungsteil denZwangsöffnungsweg mit der
vom Hersteller angegebenen Kraft zurückgelegt hat.
2.4 Zwangsöffnung (eines Schaltgliedes)Sicherstellung einer
Kontakttrennung als direktes Ergebnis einer festgelegtenBewegung
des Betätigungsteils des Schalters über nicht federnde Teile (z.B.
nichtabhängig von einer Feder).
2.5 ZwangsöffnungswegMindestweg vom Beginn der Betätigung des
Betätigungsteils bis zur Stellung, in derdie Zwangsöffnung der
öffnenden Kontakte beendet ist.
2.6 ZwangsöffnungskraftBetätigungskraft, die am Betätigungsteil
eines Schalters erforderlich ist, um dieZwangsöffnung zu
erreichen.
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2.7 ZuhaltungEine Einrichtung, deren Zweck es ist, eine
trennende Schutzeinrichtung in dergeschlossenen Position zu halten
und die mit der Steuerung so verbunden ist, dass:
– die Maschine nicht laufen kann, wenn die Schutzeinrichtung
nicht geschlossenund zugehalten ist;
– die trennende Schutzeinrichtung so lange zugehalten bleibt bis
dasVerletzungsrisiko nicht mehr besteht.
2.8 HilfsentriegelungMöglichkeit des manuellen Entsperrens einer
Zuhaltung bei deren Versagen von derZugangsseite (außerhalb des
Gefahrbereichs) mittels Werkzeug oder Schlüssel.
2.9 FluchtentriegelungMöglichkeit des manuellen Entsperrens
einer Zuhaltung zum Verlassen desGefahrbereichs ohne Hilfsmittel
von der Fluchtseite (Gefahrbereich).
2.10 NotentsperrungMöglichkeit des manuellen Entsperrens einer
Zuhaltung im Gefahrfall ohne Hilfsmittelvon der Zugangsseite
(außerhalb des Gefahrbereich). Das Aufheben der Blockierungund das
Wiederherstellen des betriebsbereiten Zustandes muss einen
einerReparatur vergleichbaren Aufwand erfordern.
2.11 FehlschließsicherungKonstruktive Eigenschaft einer
Zuhaltung, die sicherstellt, dass das Sperrmittel (z.B.ein
Sperrbolzen) bei geöffneter Schutzeinrichtung nicht die
Sperrstellung(Zuhaltestellung) einnehmen kann.
2.12 Umgehen auf einfache Weise (Manipulation)in Umgehen auf
einfache Weise ist das Unwirksammachen
vonVerriegelungseinrichtungen von Hand oder durch Betätigen mit
einem einfachenHilfsmittel.Einfache Hilfsmittel sind z.B.
Werkzeuge, Bleistifte, Kugelschreiber, Stifte, Schrauben,Nägel,
gerade oder einfach gebogene Drahtstücke, Flaschenöffner,
Türschlüssel,Klebestreifen, Scheren, Messer usw.
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3 Bauarten
3.1 Bauarten von PositionsschalternPositionsschalter Bauart 1
(B1):
Schalter, bei denen Schaltglied und Betätigungsteil konstruktiv
und funktionell eineEinheit 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)bezeichnet2 Die Schalter der Bauarten 1
und 2 wurden früher mit Kategorie 1 (K1) und Kategorie 2
(K2)bezeichnet
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Bild 3: Beispiel für einen Positionsschalter Bauart 2
3.2 Betätigungsteile
Bild 4: Beispiele für Betätigungsteile an Positionsschaltern der
Bauart 1(siehe auch DIN EN 50 041 und DIN EN 50 047)
Bild 5: Beispiele für Betätigungsteile an Positionsschaltern der
Bauart 2.
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3.3 Bauarten von ZuhaltungenZuhaltungen der hier betrachteten
Bauarten basieren immer auf Positionsschalternder Bauart 2.
3.3.1 Zuhaltung mit federkraftbetätigtem Sperrmittel
Eine Zuhaltung, bei der eine Schutzeinrichtung durch ein
federkraftbetätigtesSperrmittel in Schutzstellung gehalten wird und
die Entsperrung durch Betätigeneines Elektromagneten erfolgt
(Ruhestromprinzip).
Bild 6: Zuhaltung mit federkraftbetätigtem Sperrmittel
3.3.2 Zuhaltung mit magnetkraftbetätigtem Sperrmittel
Eine Zuhaltung, bei der die Schutzeinrichtung durch ein
magnetkraftbetätigtesSperrmittel in Schutzstellung gehalten wird
und die Entsperrung durch Federkrafterfolgt
(Arbeitsstromprinzip).
Bild 7: Zuhaltung mit magnetkraftbetätigem Sperrmittel
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Bild 8: Zuhaltung mit Fehlschließsicherung
4 Positionsschalter in Verriegelungseinrichtungen4.1
Allgemeines
In Verriegelungseinrichtungen werden zwangsöffnende
Positionsschalter zurStellungsüberwachung von Schutzeinrichtungen
verwendet. Die Stellungsüber-wachung hat den Zweck, beim Öffnen der
Schutzeinrichtungen Gefährdungensteuerungstechnisch zu verhindern.
In Verriegelungseinrichtungen mit Zuhaltung wirdzusätzlich zur
Stellungsüberwachung das Öffnen der Schutzeinrichtung
verhindert,bis vorhandene Gefährdungen abgeklungen sind. Die
Stellung des Sperrmittels kannebenfalls durch Positionsschalter für
Sicherheitsfunktionen überwacht werden.
Bild 9: Beispiel für eine Signalverarbeitungskette
einerVerriegelungseinrichtung
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Verriegelungseinrichtungen zur Stellungsüberwachung von
Schutzeinrichtungenbestehen aus einem oder mehreren zwangsöffnenden
Positionsschaltern undBauelementen in der Vor- und Hauptsteuerung,
die innerhalb einerSignalverarbeitungskette, die auch als
Sicherheitskette bezeichnet wird, z.B. auf einAntriebsaggregat
wirken (Bild 9). Entsprechend der Gefährdungsanalyse kann
dieVerwendung von zwei Schaltern an einer Schutzeinrichtung
erforderlich sein, wobeimindestens einer davon so angebracht sein
muss, dass er zwangsöffnend wirkt.Neben dem Positionsschalter
müssen auch alle weiteren Elemente derSignalverarbeitungskette in
eine Sicherheitsbetrachtung einbezogen werden, da
dasSicherheitsniveau einer Verriegelungseinrichtung von der
Gesamtheit derBauelemente bestimmt wird.Damit Positionsschalter für
Sicherheitsfunktionen ihre Aufgabe sicher erfüllen können,müssen
sie durch das zwangsweise Unterbrechen von Stromkreisen den
sicherenBetriebszustand herbeiführen.
Innerhalb des mechanischen Teiles der Signalverarbeitungskette
muss dazu dieKraftübertragung von der Schutzeinrichtung über
Stellglied, Betätigungsteil und dieÜbertragungsmechanik, die sich
innerhalb des Schaltergehäuses befindet, bis hinzum zwangsöffnenden
Kontakt formschlüssig erfolgen. Kraftschlüssige
Verbindungengewährleisten nicht die erforderliche Zwangsöffnung der
Schaltglieder. DieAnforderungen an die Zwangsöffnungsfunktion sind
in der DIN EN 60947-5-1 AnhangK festgelegt.
Der Positionsschalter für Sicherheitsfunktionen darf sich nicht
auf einfache Weiseumgehen lassen. Dieses kann beim
Positionsschalter der Bauart 1 durch konstruktiveund
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 getrenntenBetätigungsteils bewirkt; siehe Abschnitt
6.6.
Um einen funktionssicheren Einsatz von Positionsschaltern für
Sicherheitsfunktionenzu gewährleisten, sind bei der Auswahl und
Anordnung der Schalter insbesonderefolgende Anforderungen zu
beachten:
– Merkmale für die Auswahl (Abschnitt 5),
– Merkmale für die Anordnung (Abschnitt 6).
4.2 Verriegelungseinrichtungen mit
ZuhaltungVerriegelungseinrichtungen mit Zuhaltung bewirken neben
der Stellungsüberwachungder Schutzeinrichtung durch einen
Positionsschalter für Sicherheitsfunktionen (sieheAbschnitt 4.1)
auch das Zuhalten der beweglichen Schutzeinrichtung
durchformschlüssige Sperrmittel, wie Klinken, Bolzen, Stifte. Das
Sperrmittel wird ebenfallsdurch Positionsschalter für
Sicherheitsfunktionen überwacht.Federkraftbetätigte Zuhaltungen
werden durch Federkraft in Sperrstellung gehaltenund durch
elektromagnetische Betätigung entsperrt. Diese Zuhaltungen arbeiten
nachdem Ruhestromprinzip. Bei Spannungsausfall kann die
Schutzeinrichtung nichtunmittelbar geöffnet
werden.Verriegelungseinrichtungen mit Zuhaltung können mit einer
Hilfsentriegelungausgerüstet sein, die im Fehlerfall ein Entsperren
der Zuhaltung von der
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Zugangsseite (außerhalb des Gefahrbereichs) ermöglicht. Die
Hilfsentriegelungarbeitet unabhängig vom Zustand des
Elektromagneten durch manuelle Betätigungmit einem Werkzeug oder
Schlüssel.
Ist der Gefahrbereich hinter der Schutzeinrichtung begehbar,
kann dieVerriegelungseinrichtung mit Zuhaltung mit einer manuell zu
betätigendenFluchtentriegelung versehen werden. Die
Fluchtentriegelung ermöglicht im Gefahrfallein Aufheben der
Zuhaltefunktion von der Fluchtseite (Gefahrbereich)
ohneHilfsmittel, 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 derZugangsseite (außerhalb
des Gefahrbereichs) ermöglicht. Hierbei ist zu beachten,dass die
Notentsperrung so konstruiert ist, dass ein Aufheben der
Blockierung unddas Wiederherstellen des betriebsbereiten Zustandes
einen einer Reparaturvergleichbaren Aufwand erfordern muss.
Die Auswahl und der Einsatz einer Hilfsentriegelung,
Fluchtentriegelung odereiner Notentsperrung richtet sich nach dem
konkreten Anwendungsfall undmuss in Abhängigkeit von der
Gefährdungsbeurteilung oder den Festlegungeneiner Produktnorm
erfolgen.In Sonderfällen können nach einer strengen Bewertung der
Gefährdungmagnetkraftbetätigte Zuhaltungen verwendet werden, bei
denen durchelektromagnetische Betätigung die Sperrmittel in
Sperrstellung gehalten und durchFederkraft entsperrt werden. Diese
Zuhaltungen arbeiten nach demArbeitsstromprinzip. Bei
Spannungsausfall bzw. beim Betätigen des Hauptschalterskann die
Schutzeinrichtung unmittelbar geöffnet werden.
Die grundsätzliche Funktion einer Stellungsüberwachung mit
mechanischerformschlüssiger Zuhaltung ist in Bild 10 dargestellt.
Die Stellung der beweglichenSchutzeinrichtung und die Lage des
mechanischen Sperrbolzens werden in diesemBeispiel durch
zwangsöffnende Positionsschalter (S1 und S2) überwacht. In
derBetriebsart "Antrieb eingeschaltet" (Bild 10a) ist die
Schutzeinrichtung geschlossenund die Zuhaltung in Sperrstellung.
Beide Positionsschalter S1 und S2 sind nichtbetätigt. Die
Öffnerkontakte sind geschlossen. Die Schutzeinrichtung kann
nichtgeöffnet werden.Wird der Antrieb abgeschaltet (Bild 10b), darf
die Sperrstellung der Zuhaltung erstdann aufgehoben werden können,
wenn die gefahrbringendenBewegungen/Zustände beendet sind.
Je nach Art und Einsatzzweck der Zuhaltung kann dies durch
zeitabhängige Systeme(Gewindebolzen, Schaltuhr) oder – bei
unbekannten Nachlaufzeiten – durchbewegungsabhängige Systeme
(Stillstandsmelder) sichergestellt werden. DieAuswahl der zeitoder
bewegungsabhängigen Systeme muss entsprechend
derGefährdungsbeurteilung erfolgen. Sobald der Antrieb steht (Bild
10c), und dasFreigabesignal gegeben wird, kann die Zuhaltung
entsperrt werden. DerPositionsschalter S2 ist betätigt und sein
Öffnerkontakt geöffnet. Beimanschließenden Öffnen der
Schutzeinrichtung (Bild 10d) wird der Positionsschalter S1betätigt
und dessen Öffnerkontakt ebenfalls geöffnet.
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Bild 10: Stellungsüberwachung und Zuhaltung – Darstellung der
Funktion
4.3 Anwendung und Einsatzmöglichkeit
vonVerriegelungseinrichtungen mit ZuhaltungDer Einsatz von
Zuhaltungen an beweglichen Schutzeinrichtungen kann überall
dorterforderlich sein, wo bei betriebsmäßigem Öffnen oder bei
Störungsbeseitigung durchein Eingreifen bei noch bestehenden
gefahrbringenden Zuständen Verletzungenverursacht werden
können.Weiterhin empfiehlt sich die Verwendung von Zuhaltungen
dort, wo Bewegungenelektronisch gebremst werden und
Schutzeinrichtungen bis zum Erreichen desZustandes "Sicherer Halt",
zugehalten werden müssen. Typische Anwendungsfällesind z.B. zu
öffnende Türen, Deckel und Gehäuseteile, nach deren
Öffnennachlaufende Spindeln, Schneid- und Mischelemente, Walzen,
Zahnräder oderKetten zu Verletzungen führen können.
Sinnvoll ist der Einsatz von Zuhaltungen auch bei
automatisiertenFertigungseinrichtungen zum Schutz des
Produktionsgutes oder der Anlage, um z.B.ein versehentliches Öffnen
von Türen, Umzäunungen während eines technologischvorgegebenen
Fertigungstaktes zu verhindern.
In jedem Fall muss eine Zuhaltung so ausgewählt werden, dass sie
den zuerwartenden Kräften während des Normalbetriebes der
trennenden Schutzeinrichtungstandhält. Die entsprechende Kraft, für
die eine Zuhaltung ausgelegt ist, mussdeshalb auf dem Gerät oder in
der Montageanleitung enthalten sein.
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5 Auswahl von Positionsschaltern und Zuhaltungen5.1 Merkmale
Merkmale für die Auswahl von Positionsschaltern sind z.B.:
– Zwangsöffnung der Kontakte nach DIN EN 60947-5-1 (Anhang K),
dargestellt
durch das Bildzeichen ,
– Zwangsöffnungsweg,
– ausreichendes Schaltvermögen,
– Formschlüssigkeit des Betätigungsteils,
– zu erwartende betriebliche Umgebungseinflüsse (Schutzart,
mechanischeFestigkeit, 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 AnforderungenDie Anforderungen an Positionsschalter sind in
DIN EN 60947-5-1 sowie denberufsgenossenschaftlichen "Grundsätzen
für die Prüfung von zwangsöffnendenPositionsschaltern für
Sicherheitsfunktionen" (GS-ET-15), die Anforderungen anZuhaltungen
in "Grundsätze für die Prüfung von Verriegelungen
mitelektromagnetischen Zuhaltungen für Sicherheitsfunktionen"
(GS-ET-19) geregelt.DIN EN 1088 gibt Hinweise zur Gestaltung von
komplettenVerriegelungseinrichtungen.Nach DIN EN 60947-5-1 gebaute
Positionsschalter müssen auf dem Typschild dieNummer dieser Norm
aufgeführt haben. Die Eigenschaft "Zwangsöffnung" mussdurch das
Aufbringen des in Bild 11 gezeigten Bildzeichens auf dem
Schaltergekennzeichnet sein.Es wird empfohlen, sich vom Hersteller
oder einer akkreditierten Stelle die Einhaltungder Bauanforderungen
bestätigen zu lassen.
Bild 11: Bildzeichen für Positionsschalter mit Zwangsöffnung
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5.3 Technische Unterlagen, BenutzerinformationenFür den
funktionssicheren Einsatz von Positionsschaltern für
Sicherheitsfunktionensind die Benutzerinformationen (Technische
Daten, Montageanleitungen,Anschlussanleitungen) zu beachten,
z.B.
– über eine mögliche Einschränkung der Gebrauchslage
– über eine eindeutige Fixierung, wenn die Befestigung
derVerriegelungseinrichtung 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
beiMagnetkraftbetätigung (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
dasWiederherstellen des betriebsbereiten Zustandes einen einer
Reparaturvergleichbaren Aufwand erfordert.
5.4 AufschriftenEs dürfen nur Verriegelungseinrichtungen
verwendet werden, die mit deutlicherkennbaren und dauerhaften
Aufschriften und Kennzeichnungen versehen sind.Aufschriften und
Kennzeichnungen dürfen durch Überlackierung nicht unlesbargemacht
werden.
Für Sicherheitsfunktionen dürfen nur Schalter mit
zwangsöffnenden Kontaktenverwendet werden, die an der Außenseite
deutlich erkennbar und dauerhaft mit dem
Bildzeichen gekennzeichnet sind.
Gemäß DIN EN 60947-5-1 müssen auf dem Gerät mindestens folgende
Angabenenthalten sein:
– Name oder Ursprungszeichen des Herstellers,
– Typbezeichnung oder Seriennummer
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Bild 12: Beispiel eines Aufschriftenfeldes für einen
Positionsschalter
Bild 13: Beispiel eines Aufschriftenfeldes für eine
Zuhaltung
5.5 SchutzartDer Schutz der Positionsschalter gegen Eindringen
von festen Fremdkörpern undFlüssigkeiten 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-Wasserstrahl gereinigt werden
IP 55
Gehäuse, die Schutz gegen feinenStaub gewähren
IP 65
IP X5, IP X6 und IP X7 bedeuten nicht, dass eine
Verriegelungseinrichtung (z.B. mitSchlauch oder
Hochdruckreinigungsgerät) abgespritzt werden darf. In einem
solchenFall 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 zweitenKennziffer "5 oder 6" (z.B. IP 65)
erfüllt werden.
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Bild 14: Auszug aus DIN EN 60529"IP-Schutzarten; Berührungs-,
Fremdkörper- und Wasserschutzfür elektrische Betriebsmittel"
Erste Kennziffer Schutzgrade(Berührungs- und
Fremdkörperschutz)
5 Eindringen von Staub ist nicht vollständigverhindert, aber
Staub darf nicht in einersolchen Menge eindringen, dass
daszufriedenstellende Arbeiten des Gerätes oderdie Sicherheit
beeinträchtigt wird.
6 Kein Eindringen von Staub
Zweite Kennziffer Schutzgrade(Wasserschutz)
4 Wasser, das aus jeder Richtung gegen dasGehäuse spritzt, darf
keine schädlichenWirkungen haben.
5 Wasser, das aus jeder Richtung als Strahlgegen das Gehäuse
gerichtet ist, darf keineschädliche Wirkung haben.
6 Wasser, das aus jeder Richtung als starkerStrahl gegen das
Gehäuse gerichtet ist, darfkeine schädlichen Wirkungen haben.
7 Wasser darf nicht in einer Menge eintreten,die schädliche
Wirkungen verursacht, wenndas Gehäuse unter genormten Druck-
undZeitbedingungen zeitweilig in Wasseruntergetaucht ist.
5.6 Verschmutzung am Einbauort von Bauart 2-SchalternBeim
Einsatz von Bauart 2-Schaltern ist die mögliche Verschmutzung am
Einbauortzu berücksichtigen. Da das Betätigungsteil in das
Schaltergehäuse eingeführt wird,weist dieses naturgemäß eine
Öffnung auf, in die auch Schmutz eindringen kann. Dieangegebene
Schutzart IP XX (vgl. 5.5) bezieht sich ausschließlich auf
denelektrischen Einbauraum. Durch Verschmutzung der vom
Betätigungsteil bewegtenmechanischen Teile können Reibungskräfte
entstehen, die im Extremfall zurZerstörung der Mechanik und zu
einem gefährlichen Ausfall des Schalters führenkönnen.
Für Anwendungen, bei denen das Eindringen von Partikeln, Spänen
oder Stäuben inVerbindung mit Luftfeuchtigkeit nicht verhindert
werden kann, sind Bauart 2-Schalterungeeignet. Dies kann z.B.
zutreffen auf den Einsatz in Kalksandsteinwerken, bei
derPulverlackierung, in der spanabhebenden Holz- und
Metallbearbeitung. Für dieseAnwendungsfälle könnten z.B. auch
Näherungsschalter für Sicherheitsfunktionengeeignet sein (siehe
auch BGI 670).
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5.7 Zwangsöffnende Positionsschalter mit Schleich-
oderSprungfunktionDie Schleichschaltung ist die momentan
verbreitetste Ausführung inSicherheitsschaltern. Bei Betätigung
öffnet der zwangsöffnende Öffnerkontakt underreicht definiert
seinen Zwangsöffnungspunkt. Bei Rückstellung (Schließen
derSchutzeinrichtung) schließt der Kontakt an gleicher Stelle
(keine Hysterese).Bei der Anwendung von Schaltern mit
Schleichschaltgliedern ist auf dieHerstellerangaben hinsichtlich
Schaltwegdiagrammen und Betätigungswegen zuachten. Die Schalter
sind so zu montieren, dass sie mechanisch vollständig
betätigtwerden, 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 denendie Kontakte sehr zeitnah schalten sollen,
können auch Positionsschalter mitSprungschaltung verwendet werden.
Beim Versagen des Sprungschaltelementeswird durch einen
Umlenkmechanismus (im Bild 16 vergrößert dargestellt)
dieZwangsöffnung eingeleitet.
Auch bei der Anwendung von Schaltern mit Sprungschaltgliedern
ist auf dieHerstellerangaben hinsichtlich Schaltwegdiagrammen und
Betätigungswegen zuachten.
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Bild 17: Mindeststößelweg bei Positionsschaltern mit
Schleichfunktion
5.8 Form des Stellgliedes, AnfahrwinkelDie mechanische
Lebensdauer von Positionsschaltern wird von
derAnfahrgeschwindigkeit 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 Steuerlinealsvorliegen.
Dabei darf der einer Anfahrgeschwindigkeit zugeordnete Anfahrwinkel
nichtüberschritten werden.
Bild 18: Falsche Formgebung des Steuerlineals
beiRollenschwenkhebelschaltern
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Bild 19: Richtige Formgebung des Steuerlineals
beiRollenschwenkhebelschaltern
Das Stellglied (Steuerlineal, Kurvenscheibe) soll die gesamte
Rollenbreite desBetätigungsteiles 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
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Bild 22: Richtige Formgebung einer Kurvenscheibe
Der Anfahrwinkel ist abhängig von den zulässigen und
erforderlichenAnfahrgeschwindigkeiten; siehe technische Unterlagen
der Hersteller.
Bild 23: Nockenanfahrwinkel für Kurvenscheiben
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Tabelle: Nockenhöhe h bei Kurvenscheiben
Nockenhöhe h (mm) bei Anfahrwinkel αUmfangs-
weg w(mm)
5° 10° 15° 20° 25° 30°
5 0,44 0,88 1,34 1,82 2,33 2,89
10 0,87 1,76 2,86 3,64 4,66 5,77
15 1,31 2,64 4,02 5,46 6,99 8,66
20 1,75 3,53 5,36 7,28 9,33 11,55
25 2,19 4,41 6,70 9,10 11,66 14,34
30 2,62 5,29 8,04 10,92 13,99 17,32
35 3,06 6,17 9,38 12,74 16,32 20,21
40 3,50 7,05 10,72 14,56 18,65 23,09
45 3,94 7,93 12,06 16,38 20,98 25,98
50 4,37 8,82 13,40 18,20 23,32 28,87
55 4,81 9,70 14,74 20,02 25,65 31,75
60 5,25 10,58 16,08 21,84 27,98 34,64
65 5,69 11,46 17,42 23,66 30,31 37,53
70 6,12 12,34 18,76 25,48 32,64 40,41
Aus dem erforderlichen Hub zuzüglich des Abstandes des
Stellgliedes von der Welleresultiert die Nockenhöhe h. Aus der
Nockenhöhe h und dem zulässigenAnfahrwinkel α ergibt sich der
Umfangsweg aus der vorstehenden Tabelle. DieHerstellerangaben für
Hub- und Anfahrwinkel/Anfahrgeschwindigkeit sind zubeachten.
Bild 24: Kurvenscheibe mit Segmentabschnitt
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Bild 25: Kurvenscheibe mit negativem Nocken (Aussparung)
Bild 26: Exzentrische Kurvenscheibe
Bei der Gestaltung der Kurvenscheiben ist darauf zu achten, dass
die Öffnungsweitean der Schließkante den Anforderungen der DIN EN
294 bzw. der Produktnormentspricht.
6 Anordnung
6.1 MerkmaleMerkmale 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),
keineLanglochbefestigung ohne zusätzliche Fixierung (Bild 27),
– Sicherung der Befestigungselemente des Schalters und des
Stellgliedes(Kurvenscheibe, Steuerlineal) gegen Selbstlockern,
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– ausreichende mechanische Festigkeit der Träger- und
Funktionselemente für dieVerriegelungseinrichtungen,
– 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,
damiteine vollständige Hubbewegungsmöglichkeit für das
Sperrmittelgewährleistet ist.
6.2 Sichern gegen Lageänderung (Fixierung)Zum Sichern gegen
Lageänderung von Positionsschaltern für Sicherheitsfunktionensind
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
Personenschutzesübernehmen, dürfen sie sich nicht so weit
verschieben lassen, dass Gefährdungenentstehen können. Dies lässt
sich beispielsweise durch einen formschlüssigenAnschlag oder durch
eine geschlossene Führungsschiene erreichen.
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Bild 28: Verschiebbarer Positionsschalter
6.3 Zugänglichkeit, Montageart,
WartungsmöglichkeitPositionsschalter müssen so montiert sein, dass
sie für einen eventuellen Austauschzugänglich sind. Durch den Anbau
von Positionsschaltern dürfen keine Gefahrstellenentstehen.
Bild 29: Unzweckmäßige MontageartSchlechte Zugänglichkeit
Bild 30: Zweckmäßige Montagart
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Bild 31: Zugänglichkeit der Positionsschalter
6.4 Schutz gegen Beschädigung und
ÜberfahrenVerriegelungseinrichtungen sind so anzuordnen, dass sie
beim Anfahren nichtbeschädigt und überfahren werden können. Sie
dürfen nicht als mechanischerAnschlag verwendet werden.
Bild 32: Unzulässige Verwendung als mechanischer Anschlag
Bild 33: Montageart mit einem zusätzlichen mechanisch
verstellbarenAnschlag
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Die Höhe des Steuerlineals oder des Nockens ist kleiner als der
gesamte Schaltwegim Schalter zu wählen, damit keine mechanische
Belastung des Schalters oder seinerBefestigung erfolgt.
Es muss außerdem sichergestellt sein, dass das Steuersignal so
lang ist, dass dieBetätigung des Positionsschalter nicht vor dem
Erreichen des Anschlages wiederaufgehoben wird.
Bild 34: Beispiel für die Vermeidung von
unzulässigerÜberfahrmöglichkeit
Verriegelungseinrichtungen unter Verwendung von
Positionsschaltern der Bauart 2erfordern einen Anschlag zum Schutz
gegen mechanische Beschädigung.
6.5 Leitungseinführung, Mindestbiegeradius der
AnschlussleitungenDamit die Schutzart auch nach dem Einbau
aufrechterhalten bleibt, sind dieLeitungseinführungen so
abzudichten, dass keine Flüssigkeiten, z.B.
Regenwasser,Bohremulsion, in das Gehäuseinnere eindringen
können.
Bild 35: Beispiele für nicht empfohlene Leitungseinführungen
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Bild 36: Beispiele für bevorzugte Leitungszuführungen
Bei der Anbringung einer Verriegelungseinrichtung ist darauf zu
achten, dass derBiegeradius 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
vonSchutzschlauchverschraubungen empfehlenswert. Hierbei hält der
Schutzschlauchdie Umwelteinflüsse von Leitung und
Leitungseinführung fern.
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Bild 38: Einsatz von Schutzschlauchverschraubungen
6.6 Maßnahmen gegen Umgehen auf einfache Weise
6.6.1 Allgemeines
Verriegelungseinrichtungen müssen so gestaltet sein, dass sie
nicht auf einfacheWeise umgangen werden können. Zu diesem Zweck
müssen Angaben überEinbaumöglichkeiten und Wartung zur Verfügung
gestellt werden.Aus Bild 41 geht hervor, an welchen Stellen
zusätzliche Maßnahmen gegenUmgehen auf einfache Weise erforderlich
sein können.
Bild 39: Mögliche Bereiche für zusätzliche Maßnahmen gegen
Umgehenauf einfache Weise
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Vorkehrungen, die ein Umgehen erschweren:
– Verwendung von codierten Positionsschaltern oder Systemen,
z.B. mechanische,elektrische, magnetische oder optische,
– physikalische Hindernisse oder Verdeckungen der
Verriegelungseinrichtungen beigeöffneter trennender
Schutzeinrichtung.
– gesicherte Verbindungen, die eine Demontage erschweren (z.B.
geschweißt,genietet, Einwegschrauben).
Als Umgehen auf einfache Weise gilt nicht ein aufwendiges
Unwirksammachen vonSchutzfunktionen 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
montiertenBetätigungsteils bei Verriegelungseinrichtungen der
Bauart 2,
– das Überbrücken der Kontakte.
6.6.2 Konstruktive Maßnahmen zur Verringerung
vonUmgehungsmöglichkeiten
6.6.2.1 Positionsschalter der Bauart 1
Wird ein einzelner Positionsschalter der Bauart 1 verwendet,
darf dieser nur inzwangsläufiger Art betätigt werden, insbesondere
deswegen, weil dieseBetätigungsart das Umgehen des Schalters auf
einfache Weise verhindert (siehe z.B.Bild 55).
Anmerkung: Ein höherer Schutz gegen Umgehen kann erreicht
werden, wennKurvenscheibe und Schalter in einem Gehäuse angeordnet
sind(siehe Bild 42).
6.6.2.2 Positionsschalter der Bauart 2
Aufgrund der konstruktiven Ausführung mit separatem
Betätigungsteil (mindestenszweifache 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 zuerschweren,
– verdeckten Einbau, der das Einführen von
Ersatzbetätigungsteilen verhindert,
– individuelle Einzelkodierung des Betätigungsteils.
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Bild 40: Beispiel für verdeckten Einbau eines Positionsschalters
derBauart 2
7 Anwendungsbeispiele7.1 Positionsschalter an
Schutzeinrichtungen mit Drehgelenken
(Türen, Klappen, Deckel)Die Stellungsüberwachung von
Schutzeinrichtungen mit Drehgelenken kann durchPositionsschalter
der Bauart 1 oder 2 erfolgen.
Bild 41: Stellungsüberwachung einer Schutzeinrichtung
mitPositionsschalter Bauart 1; direkt am Drehpunkt
Bild 42: Stellungsüberwachung am Drehgelenk unter Verwendung
einesPositionsschalters der Bauart 1
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Bild 43: Stellungsüberwachung einer Schutzeinrichtung
mitPositionsschalter der Bauart 2
Falls die Gefahr besteht, dass bei Türen, Klappen und Deckeln
mit großenAbmessungen bereits durch die beim Öffnen entstehenden
Spalten zu denGefahrstellen durchgegriffen werden kann, ohne dass
der Positionsschalter nachBauart 1 angesprochen hat, sind
Positionsschalter nach Bauart 2zweckmäßigerweise an der
Schließkante anzubringen.
Bild 44: Unzulässige Anbringung eines Positionsschalters der
Bauart 1 ander Schließkante
7.2 Positionsschalter an seitlich verschiebbaren
Schutzeinrichtungen(Schiebetüren, Schutzgitter)Die
Stellungsüberwachung von seitlich verschiebbaren
Schutzeinrichtungen kanndurch Positionsschalter der Bauart 1 oder 2
erfolgen.Bild 46 zeigt eine falsche Anordnung eines
Positionsschalters der Bauart 1. Er ist beigeöffneter
Schutzeinrichtung nicht betätigt (keine Zwangsöffnung) und
leichtumgehbar. Eine versehentliche Betätigung ist möglich.
Bild 45: Unzulässige Anordnung eines Positionsschalters der
Bauart 1 aneinem Schiebeschutzgitter
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Bild 46: Funktionsrichtige Anordnung eines Positionsschalters
derBauart 1
Bei der Verwendung von Schaltern der Bauart 2 muss ein
mechanischer Anschlagvorhanden sein (siehe Bilder 47 und 49).
Bild 47: Anbringung eines Positionsschalters der Bauart 2
mitBegrenzungsanschlag an einem Schiebeschutzgitter
Bild 48: Stellungsüberwachung durch zwei Positionsschalter der
Bauart 1
Bild 49: Stellungsüberwachung durch einen Bauart 1- und einen
Bauart 2-Schalter
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Bild 50: Positionsschalter an einer Schiebetür mit
Positionsschalter derBauart 1
7.3 Positionsschalter an abnehmbaren SchutzeinrichtungenDie
Stellungsüberwachung an abnehmbaren Schutzeinrichtungen wird
vorzugsweisedurch Positionsschalter der Bauart 2 realisiert. In
Bild 51 muss die abnehmbareSchutzhaube so gestaltet sein, dass beim
Schließen diese Schutzeinrichtung geführtwird und der Betätigung
des Positionsschalters voreilt. Dabei sollten dieBetätigungsteile
so eingebaut sein, dass sie bei abgenommener Schutzhaube
vorBeschädigung geschützt sind.
Bild 51: Positionsschalter an einer abnehmbaren Schutzhaube
7.4 Beispiele für weitere mögliche Anwendungen
vonPositionsschalternWeitere Einsatzmöglichkeiten beim Einsatz von
elektromechanischenPositionsschaltern für Sicherheitsfunktionen
ergeben sich bei der Überwachung vonGefahrstellen.
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Bild 52: Schaltleiste zur Betätigung von Positionsschaltern an
einemKastenförderer
Bild 53: Pendelklappe an der Einzugstelle einer Maschine
8 Schaltungsbeispiele
8.1 Schaltungsbeispiele ohne Zuhaltung
8.1.1 Allgemeines
Elektromechanische Schaltungen für Positionsschalter ohne
Zuhaltung müssen sogestaltet sein, dass sie beim Öffnen von
beweglichen trennendenSchutzeinrichtungen die gefahrbringende
Bewegung zwangläufig abschalten und beigeöffneter Schutzeinrichtung
einen Wiederanlauf verhindern.Verriegelungseinrichtungen
einschließlich der nachfolgenden Signalverarbeitung
sindsicherheitsbezogene Teile der Steuerung von Maschinen. Die
"Widerstandsfähigkeit"einer Verriegelungseinrichtung gegenüber dem
Auftreten von Fehlern muss umsohöher ausgelegt sein, je höher das
Gefährdungspotential an der Gefahrstelle ist.Eines der wichtigsten
Kriterien bei der Auswahl von Verriegelungseinrichtungen istdeshalb
die vom Konstrukteur ausgewählte und in den technischen
Unterlagenangegebene Steuerungskategorie.
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Die Anforderungen an sicherheitsrelevante Teile von Steuerungen
sind in der DIN EN954-1 in fünf abgestuften Kategorien festgelegt.
Diese Kategorien beschreiben dasVerhalten der sicherheitsrelevanten
Teile beim Auftreten von Fehlern innerhalb derSteuerung bzw. an
Bauteilen (siehe Anhang A).
Bild 54: Grundsätzlicher Aufbau einer Maschinensteuerung
Nachfolgend sind einige Schaltungsbeispiele aufgeführt, die den
prinzipiellen Einsatzvon Positionsschaltern in
Verriegelungseinrichtungen mit Sicherheitsfunktionbeschreiben.
8.1.2 Einsatz von Positionsschaltern in Steuerungen der
Kategorie 1 (Beispiel)
Bild 55: Stellungsüberwachung beweglicher
SchutzeinrichtungenSteuerung nach DIN EN 954-1, Kategorie 1
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Funktionsbeschreibung:
Gefahrbringende Bewegungen oder Zustände werden bei geöffnetem
Schutzgitterdurch Hilfsschütz K1 unterbrochen bzw. verhindert.
Die Sicherheitsfunktion lässt sich nicht bei allen
Bauteilausfällen aufrechterhaltenund 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 desSteuerkreises verwendet.
Der Schalter S1 ist ein zwangsöffnender Positionsschalter,
gebaut nach DIN EN60947-5-1, Anhang K. Der Öffnerkontakt muss
mechanisch zwangläufigunterbrechen, wenn die Schutzeinrichtung sich
nicht in Schutzstellung befindet.
Das eingesetzte Hilfsschütz ist ein bewährtes Bauteil im Sinne
von DIN EN 954-1.
Betätigungselemente und Positionsschalter sind gegen
Lageveränderung zusichern. 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 relativhoher Wahrscheinlichkeit, dass die Gefahr
durch andere Maßnahmen nochabgewendet werden kann.
8.1.3 Einsatz von Positionsschaltern in Steuerungen der
Kategorie 3(Beispiele)
Beispiel 1
Bild 56: Stellungsüberwachung beweglicher
SchutzeinrichtungenSteuerung nach DIN EN 954-1, Kategorie 3
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Funktionsbeschreibung:
Gefahrbringende Bewegungen oder Zustände werden bei geöffnetem
Schutzgitterdurch Öffner-Schließer-Kombination unterbrochen bzw.
verhindert.
Die Freigabe erfolgt nur, wenn die Schutzeinrichtung geöffnet
und danach wiedergeschlossen 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
Verwendungvon zwei prinzipverschieden betätigten Positionsschaltern
(Öffner-Schließer-Kombination) erkannt.
Wenige Fehler werden nicht erkannt (Nicht-Abfallen des
Steuerschützes K2 beiEntregung; Nicht-Unterbrechung der Kontakte in
S1 oder S2). Die Anhäufungderartiger Fehler kann zum Verlust der
Sicherheitsfunktion führen.
Konstruktive Merkmale:
Der Schalter S1 ist ein zwangsöffnender Positionsschalter
entsprechend DIN EN60947-5-1, Anhang K.Der Schalter S2 arbeitet
zwangsöffnend und die Steuerschütze K1/K2 habenzwangsgeführte
Kontakte.
Die Zuleitungen zu den Positionsschaltern sind getrennt
verlegt.
Anwendung:
Bei mittleren bis höheren Risiken, z.B. bei regelmäßigem
Eingriff in denGefahrbereich und relativ hoher Wahrscheinlichkeit,
dass die Gefahr durchandere Maßnahmen noch abgewendet werden
kann.
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Beispiel 2
Bild 57: Stellungsüberwachung beweglicher
SchutzeinrichtungenSteuerung nach DIN EN 954-1, Kategorie 3
Funktionsbeschreibung:
Gefahrbringende Bewegungen oder Zustände werden bei geöffnetem
Schutzgitterdurch 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
Verwendungvon zwei prinzipverschiedenen betätigten
Positionsschaltern (Öffner-Schließer-Kombination) erkannt.Einige,
wenige Fehler werden nicht erkannt (z.B. Nicht-Öffnen der Schließer
in S2und S4).Es können mehrere Schutzeinrichtungen hintereinander
geschaltet werden(Kaskadierung).Die Schaltung kann an der mit einem
X gekennzeichneten Stelle zurÜberwachung von Leistungsschützen und
Schützen zur Vervielfältigung desFreigabepfades erweitert
werden.
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Konstruktive Merkmale:
Die Schalter S1 und S3 sind zwangsöffnende Positionsschalter
entsprechend DINEN 60947-5-1, Anhang K.
Das Schütz K1 hat zwangsgeführte Kontakte.Die Zuleitungen zu den
Positionsschaltern sind getrennt verlegt, oder es erfolgteine
geschützte Leitungsverlegung.
Das Not-Aus- oder Schutztürkontrollgerät entspricht Kategorie
4.
Anwendung:
Bei mittleren bis höheren Risiken, z.B. bei regelmäßigem
Eingriff in denGefahrbereich und relativ hoher Wahrscheinlichkeit,
dass die Gefahr durchandere Maßnahmen noch abgewendet werden
kann.
8.1.4 Einsatz von Positionsschaltern in Steuerungen der
Kategorie 4
Bild 58: Stellungsüberwachung beweglicher
SchutzeinrichtungenSteuerung nach DIN EN 954-1, Kategorie 4
Funktionsbeschreibung:
Gefahrbringende Bewegungen oder Zustände werden bei geöffnetem
Schutzgitterdurch Öffner-Schließer-Kombination unterbrochen bzw.
verhindert.Es ist keine Anlauftestung durch Öffnen und Schließen
der Schutzeinrichtungerforderlich.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 Freigabeerkannt.
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Eine Fehlerhäufung zwischen zwei aufeinanderfolgenden
Betätigungszeitpunktenkann zum Verlust der Sicherheitsfunktion
führen.Die Schaltung kann an der mit einem X gekennzeichneten
Stelle zurÜberwachung von Leistungsschützen und Schützen zur
Vervielfältigung desFreigabepfades erweitert werden.
Konstruktive Merkmale:
Alle sicherheitsrelevanten Teile der Steuerung sind redundant
aufgebaut.
Der Schalter S1 ist ein zwangsöffnender Positionsschalter
entsprechend DIN EN60947-5-1, 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
mechanischePositionsschalter verschiedener Schutzeinrichtungen
hintereinandergeschaltetwerden (Kaskadierung), da sonst keine
Fehlererkennung in Schaltern undLeitungen möglich ist.
Anwendung:
Bei hohen Risiken, z.B. bei regelmäßigem Eingriff in den
Gefahrbereich undgeringer Wahrscheinlichkeit, dass die Gefahr durch
andere Maßnahmen nochabgewendet werden kann.
8.2 Schaltungsbeispiel mit ZuhaltungBei Verriegelungsschaltungen
mit Zuhaltung müssen zunächst alle Anforderungen
anVerriegelungsschaltungen ohne Zuhaltung erfüllt werden.
Zusätzlich müssen dieSchaltkontakte der zwangläufig wirkenden
Stellungsüberwachung des Sperrmittels somit der Schaltung verknüpft
werden, dass das geforderte Sicherheitsniveau erhaltenbleibt. Dies
wird in der Regel dadurch erreicht, dass der zwangläufig
wirkendeÖffnerkontakt der Sperrmittelüberwachung in Reihe mit dem
zwangsöffnendenKontakt zur Stellungsüberwachung der
Schutzeinrichtung geschaltet wird.
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Bild 59: Stellungsüberwachung beweglicher Schutzeinrichtungen
mitZuhaltung und Anlauftestung; Steuerung nach DIN EN
954-1,Kategorie 4
Funktionsbeschreibung:
Gefahrbringende Bewegungen oder Zustände werden bei geöffnetem
Schutzgitterdurch Öffner-Schließer-Kombination unterbrochen bzw.
verhindert.Zusätzlich wird das Sperrmittel (Zuhaltung) durch einen
zwangläufig wirkendenPositionsschalter überwacht.Es ist eine
Anlauftestung vorhanden, die bei geöffneter
Schutzeinrichtungdurchgeführt 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 Freigabeerkannt.Eine Fehlerhäufigkeit
zwischen zwei aufeinanderfolgendenBetätigungszeitpunkten kann zum
Verlust der Sicherheitsfunktion führen.Wenn durch die
Stellungsüberwachung des Sperrmittels (S3) auch gleichzeitig
dieStellung der Schutzeinrichtung zwangläufig erkannt
wird(Fehlerschließsicherung), kann S1 entfallen.
Konstruktive Merkmale:
Alle sicherheitsrelevanten Teile der Steuerung zur
Stellungsüberwachung derSchutzeinrichtung sind redundant
aufgebaut.Die Schalter S1 und S3 sind zwangsöffnende
Positionsschalter gebaut nach EN60947-5-1 und eingesetzt
entsprechend DIN EN 1088.
Die Steuerschütze K1/K2/K3/K4 haben zwangsgeführte Kontakte.
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Die Zuleitungen zu den Positionsschaltern S1/S2/S3 sind getrennt
verlegt.
Kategorie 4 wird nur eingehalten, wenn nicht mehrere
mechanischePositionsschalter verschiedener Schutzeinrichtungen
hintereinandergeschaltetwerden (Kaskadierung), da sonst keine
Fehlererkennung in Schaltern undLeitungen 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 undgeringer Wahrscheinlichkeit, dass die Gefahr durch
andere Maßnahmen nochabgewendet werden kann. Die Schaltung ist
anwendbar bei trennendenSchutzeinrichtungen, die so lange
geschlossen und zugehalten bleiben müssen,bis ein Verletzungsrisiko
durch gefährliche Maschinenfunktionen vorbei ist.
8.3 FehlerbetrachtungBei Verriegelungseinrichtungen müssen
folgende mögliche Bauteilfehlerberücksichtigt 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.
340220 desBIA-Handbuches.
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Anhang AAnforderungen der Kategorien sicherheitsbezogener Teile
vonMaschinensteuerungenKategorie Anforderungen (Kurzfassung)
Systemverhalten Prinzip
B Die sicherheitsbezogenen Teile von Steue-rungen und/oder ihre
Schutzeinrichtungenals auch ihre Bauteile müssen in
Überein-stimmung mit den zutreffenden Normen sogestaltet, gebaut,
ausgewählt, zusammen-gestellt und kombiniert werden, dass sie denzu
erwartenden Einflüssen standhalten.
Das Auftreten einesFehlers kann zum Verlustder
Sicherheitsfunktionführen.
1 Die Anforderungen von B müssen erfüllt sein.Bewährte Bauteile
und bewährteSicherheitsprinzipien müssen angewendetwerden.
Das Auftreten einesFehlers kann zum Verlustder
Sicherheitsfunktionführen, aber die Wahr-scheinlichkeit
desAuftretens ist geringer alsin Kategorie B.
überwiegenddurch dieAuswahl vonBauteilencharakterisiert
2 Die Anforderungen von B und dieVerwendung bewährter
Sicherheits-prinzipien müssen erfüllt sein.Die Sicherheitsfunktion
muss in geeignetenZeitabständen durch dieMaschinensteuerung geprüft
werden.
Das Auftreten einesFehlers kann zum Verlustder
Sicherheitsfunktionzwischen den Prüfungenführen.Der Verlust der
Sicher-heitsfunktion wird durchdie Prüfung erkannt.
3 Die Anforderungen von B und die Verwen-dung bewährter
Sicherheitsprinzipienmüssen erfüllt sein. SicherheitsbezogeneTeile
müssen so gestaltet sein, dass1. ein einzelner Fehler in jedem
dieser Teile
nicht zum Verlust der Sicherheitsfunktionführt und,
2. wann immer in angemessener Weisedurchführbar, der einzelne
Fehlererkannt wird.
Wenn der einzelne Fehlerauftritt, bleibt die
Sicher-heitsfunktion immererhalten. Einige abernicht alle Fehler
werdenerkannt.Eine Anhäufung uner-kannter Fehler kann zumVerlust
der Sicher-heitsfunktion führen.
überwiegenddurch dieStrukturcharakterisiert
4 Die Anforderungen von B und dieVerwendung bewährter
Sicherheitsprin-zipien müssen erfüllt sein.Sicherheitsbezogene
Teile müssen sogestaltet sein, dass1. ein einzelner Fehler in jedem
dieser Teile
nicht zum Verlust der Sicherheitsfunktionführt und
2. der einzelne Fehler bei oder vor dernächsten Anforderung an
dieSicherheitsfunktion erkannt wird, oder,wenn dies nicht möglich
ist, darf eineAnhäufung von Fehlern dann nicht zumVerlust der
Sicherheitsfunktion führen.
Wenn Fehler auftreten,bleibt die Sicherheits-funktion immer
erhalten.Die Fehler werdenrechtzeitig erkannt, umeinen Verlust
derSicherheitsfunktion zuverhindern.
Quelle: www.arbeitssicherheit.de - Kooperation des HVBG mit dem
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Anhang BVorschriften und RegelnNachstehend sind die insbesondere
zu beachtenden einschlägigen Vorschriften und
Regelnzusammengestellt; siehe auch 8. Absatz der Vorbemerkung:
1. Gesetze/Verordnungen(Bezugsquelle: Buchhandel
oderCarl Heymanns Verlag KG,Luxemburger Straße 449, 50939
Köln)
Richtlinie des Rates zur Angleichung der Rechtsvorschriften der
Mitgliedstaaten fürMaschinen (98/37/EG).
2. Unfallverhütungsvorschriften(Bezugsquelle:
Berufsgenossenschaft
oderCarl Heymanns Verlag KG,Luxemburger Straße 449, 50939
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
andereSchriften
(Bezugsquelle: BerufsgenossenschaftoderCarl Heymanns Verlag
KG,Luxemburger Straße 449, 50939 Köln)
BG-Information "Auswahl und Anbringung von Näherungsschaltern
inVerriegelungseinrichtungen für Sicherheitsfunktionen" (BGI
670)
BIA-Report 6/97
BIA-Handbuch.
Quelle: www.arbeitssicherheit.de - Kooperation des HVBG mit dem
Carl Heymanns Verlag © 2005Unberechtigte Vervielfältigung
verboten.
-
4. DIN EN-Normen / VDE-Bestimmungen
(Bezugsquelle: Beuth Verlag GmbH,Burggrafenstraße 6, 10787
Berlinbzw.VDE-Verlag GmbH,Bismarckstraße 33, 10625 Berlin)
DIN EN 292 Sicherheit von Maschinen; Grundbegriffe,
allgemeineGestaltungsleitsätze;Teil 1: Grundsätzliche Terminologie,
Methodik,Teil 2: Technische Leitsätze und Spezifikationen,
DIN EN 775 Sicherheitstechnische Anforderungen an Bau,
Ausrüstung undBetrieb von Industrierobotern,
DIN EN 954-1 Sicherheit von Maschinen; Sicherheitsbezogene Teile
vonSteuerungenTeil 1: Allgemeine Gestaltungsleitsätze
DIN EN 1088 Sicherheit von Maschinen; Verriegelungseinrichtungen
mit undohne Zuhaltungen; Allgemeine Gestaltungsleitsätze
undFestlegungen,
DIN EN 50041 Industrielle Niederspannungs-Schaltgeräte;
Hilfsstromschalter;Positionsschalter 42,5 * 80; Maße und
Kennwerte
DIN EN 50047 Industrielle Niederspannungs-Schaltgeräte;
Hilfsstromschalter;Positionsschalter 30 * 55; Maße und
Kennwerte
DIN EN 60204-1/VDE 0113-1Sicherheit von Maschinen; Elektrische
Ausrüstung von Maschinen;Teil 1: Allgemeine Anforderungen,
DIN EN 60947-1/VDE 0660-100Niederspannungs-Schaltgeräte; Teil 1:
Allgemeine Festlegungen,
DIN EN 60947-5-1/VDE 0660-200Niederspannungs-Schaltgeräte; Teil
5-1: Steuergeräte undSchaltelemente, Elektromechanische
Steuergerät
5. VDI-Richtlinien
(Bezugsquelle: Beuth-Verlag GmbH,Burggrafenstraße 6, 10787
Berlin)
VDI 2854 Sicherheitstechnische Anforderungen an
automatisierteFertigungssysteme.
Quelle: www.arbeitssicherheit.de - Kooperation des HVBG mit dem
Carl Heymanns Verlag © 2005Unberechtigte Vervielfältigung
verboten.