Sicherheits-Zustimmfußschalter erfüllt die Anforderungen der DIN EN 60947

Was sich mit der ISO 14119 ändert

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Seit dem Ende der Übergangszeit im Juni ist mit der DIN EN ISO 14119 eine neue Norm zur Konformitätserklärung für Maschinen und Anlagen heranzuziehen, wenn es um die Anforderungen an Verriegelungseinrichtungen in Verbindung mit trennenden Schutzeinrichtungen geht. Gleichzeitig ist die neue Betriebssicherheitsverordnung in Kraft getreten. Was Konstrukteure und Betreiber zu beachten haben und für welche Applikationen der sichere Fußschalter mit Zustimm-Funktion entwickelt wurde, erläutert Marcus Scholz, Produktmanager bei Bernstein.

Das Interview führte Andreas Gees, stellv. Chefredakteur elektro AUTOMATION

elektro AUTOMATION: Zum Ende der Übergangszeit im Juni hat die DIN EN ISO 14119 die DIN EN 1088 abgelöst. Was hat sich damit für den Konstrukteur geändert?
Scholz: Hatte während der Übergangszeit der Maschinenbauer noch die Wahl, so darf er die DIN EN 1088 heute nicht mehr zur Konformitätserklärung heranziehen. Mit der DIN EN ISO 14119, die die Anforderungen an Verriegelungseinrichtungen in Verbindung mit trennenden Schutzeinrichtungen beschreibt, wurde bereits vor einiger Zeit eine Norm veröffentlicht, die die bisher in Deutschland gültige DIN EN 1088 ablöst. Damit ist jetzt nur noch diese ISO-Norm gültig, die den aktuellen Stand der Technik berücksichtigt. Erstmals ist eine Eingruppierung der unterschiedlichen Verriegelungseinrichtungen erfolgt. Ein neuer Schwerpunkt der Norm ist die Vermeidung von Manipulationen an Verriegelungseinrichtungen. In der Bearbeitung befindet sich zurzeit außerdem ein technischer Report, der sich mit der Fehlermaskierung von Verriegelungseinrichtungen bei Reihenschaltungen befasst. Eine solche Reihenschaltung ermöglicht es, Material in Form von Kabeln und Sicherheitsrelais zu sparen, fördert anderseits aber das Problem der Fehlermaskierung. Dabei werden Fehler, die an einem Teil von Verriegelungseinrichtungen auftreten, von anderen Elementen überdeckt, was zu einer gefährlichen Situation führen kann. In der DIN EN ISO 14119 werden zudem erstmals kodierte Sicherheitsschalter in drei verschiedene Kodierungsstufen eingeteilt und magnetische Zuhaltungen sowie elektronische Sicherheitssensoren berücksichtigt. Bei alle dem ist die DIN EN ISO 14119 sehr gut lesbar und äußerst praxisorientiert. Sie enthält im Anhang auch Beispiele mit den Vor- und Nachteilen der einzelnen Arten von Verriegelungseinrichtungen.
elektro AUTOMATION: Seit Juni ist außerdem die neue Betriebssicherheitsverordnung (BetrSichV) in Kraft. Was besagt diese Norm und was ändert sich für die Betreiber?
Scholz: Die Maschinenrichtlinie, die für den Maschinenbauer relevant ist, wurde auf europäischer Ebene erlassen und mit dem Produktsicherheitsgesetz in nationales Recht umgesetzt. Um dieses Gesetz zu erfüllen, kann der Maschinenbauer die für seine Maschine relevanten harmonisierten Normen, die unter der Maschinenrichtlinie gelistet sind, wie die DIN EN ISO 14119 verwenden. Wurden diese und darauf aufbauende Normen beachtet, gilt die Vermutungswirkung, die besagt, dass die Anforderungen der Maschinenrichtlinie erfüllt sind. Die Betriebssicherheitsverordnung ist eine Verordnung zum Arbeitsschutzgesetz und beschreibt die Regelungen für die Bereitstellung von Arbeitsmitteln; u.a. auch Maschinen. Das heißt, in dieser Verordnung sind die gesetzlichen Verpflichtungen des Maschinenbetreibers gegenüber seinen Mitarbeitern beschrieben. Per Verordnung ist festgelegt, was zu tun ist, damit der Mitarbeiter immer sichere Produktionsmittel zur Verfügung hat. Die BetrSichV ist sehr umfangreich, sie legt einen besonderen Schwerpunkt auf die Manipulationsverhütung. Paragraph 6 stellt explizit fest, dass der Betreiber dafür zu sorgen hat, dass die vorhandenen Schutzeinrichtungen, wie Verriegelungseinrichtungen funktionsfähig sind und nicht auf einfache Weise manipuliert werden können. Gemäß Paragraph 3 hat der Betreiber außerdem dafür zu sorgen, dass die Schutzeinrichtungen zukünftig dem Stand der Technik entsprechen. Seine Aufgabe ist es damit auch, den Stand der Technik zu kennen und die Anlagen regelmäßig zu überprüfen, die potenziellen Gefährdungen zu beurteilen und gegebenenfalls erforderliche Sicherheitstechnik nachzurüsten.
elektro AUTOMATION: Ein wesentlicher Schwerpunkt liegt auf dem Thema Manipulation. Welche Auswirkungen hat diese auf die Sicherheit von Maschinen?
Scholz: Die Manipulation von Schutzeinrichtungen trägt einen hohen Anteil zu den schweren Unfällen und Verletzungen beim Betrieb von Maschinen und Anlagen bei. Das hat auch eine Studie der Berufsgenossenschaft ergeben. Sie ist zu dem Ergebnis gekommen, dass die Manipulation Ursache für etwa ein Drittel aller Unfälle ist. Mit veränderten Schutzeinrichtungen lässt sich oft schneller produzieren oder es können Produktionsschritte erfolgen, die mit den Schutzeinrichtungen nicht möglich sind. Ist eine Maschine für bestimmte Maße ausgelegt, lässt sich ein Sondermaß nur durch Manipulation bearbeiten. Manchmal liegt die Motivation auch einfach darin, dass die Schutzeinrichtung den Arbeiter mehr an seiner Tätigkeit hindert als ihn schützt. Häufig werden auch in der Spezifikations- und Konstruktionsphase notwendige Betriebsarten, wie die Reinigung der Maschine, nicht berücksichtigt. Diese Arbeiten werden dann leider oft bei ausgeschalteten Sicherheitsfunktionen erledigt. Nicht selten werden dazu Ersatzbetätiger in die Schutzeinrichtungen gesteckt, sodass bei offener Schutztür gearbeitet werden kann. Das führt leider immer wieder zu Unfällen. Oft sind dann Mitarbeiter betroffen, die selbst nicht manipuliert haben.
elektro AUTOMATION: Die DIN EN ISO 14119 unterscheidet: Manipulation erkennen, erschweren, verhindern. Was bedeutet das im Einzelnen?
Scholz: Schon der Konstrukteur sollte das Ziel verfolgen, Eingriffe wirksam zu verhindern. Dabei muss er besonders darauf achten, dass die Maschine bzw. ihre Sicherheitseinrichtung nicht manipulierbar sind. Deshalb ist zu allererst zu untersuchen, wo Manipulationen möglich sind und ob der Bediener an der Maschine eine Motivation zur Manipulation haben könnte. Dafür bietet die DIN EN ISO 14119 im Anhang H eine Checkliste, an der sich der Konstrukteur orientieren kann. Das bietet ihm die Gelegenheit, mögliche Manipulationen des Bedieners nachzuvollziehen. In dieser Checkliste werden alle mit der Maschine durchgeführten individuellen Aufgaben den vorher definierten Betriebsarten zugeordnet. Hier sind bereits diverse Aufgaben als Vorschläge aufgeführt. Fehlende Aufgaben können eingetragen werden. Danach erfolgt die Bewertung, ob die Aufgabe für diese Betriebsart zulässig und ob die Durchführung in dieser Betriebsart ohne ein Umgehen möglich ist. Im letzten Schritt wird bewertet, ob die Durchführung von Arbeiten ohne Schutzeinrichtungen Vorteile für den Bediener mit sich bringen. Sollte diese Checkliste ergeben, dass eine Aufgabe nur durch Manipulation einer Verriegelungseinrichtung zu erledigen ist, der Bediener Vorteile im Betrieb ohne Schutzeinrichtung hat oder es keine Betriebsart für eine bestimmte Aufgabe gibt, so deutet dies auf eine nicht sichere Maschine hin. Eine weitere Liste zeigt zudem auf, welche Zusatzmaßnahmen zum Erschweren der Manipulation zu ergreifen sind. So kann ein Schalter beispielsweise außerhalb der Reichweite oder an einer verdeckten Position angebracht werden. Als erschwerend gilt auch der Einsatz hochkodierter Verriegelungseinrichtungen. Der erforderliche Betätiger kann dann nicht einfach ersetzt werden.
elektro AUTOMATION: Die DIN EN ISO 14119 beinhaltet eine Klassifizierung von Verriegelungseinrichtungen.
Scholz: Die Klassifizierung von Verriegelungseinrichtungen erfolgt in die Bauarten 1, 2, 3 und 4. Bei Bauart 1 handelt es sich um Positionssicherheitsschalter, bei denen das Betätigungssystem fest am Sicherheitsschalter montiert ist. Sicherheitsschaltscharniere sind ebenfalls der Bauart 1 zugeordnet. Bauart 2 ist ein mechanischer Sicherheitsschalter mit einem getrennten Betätigungssystem, meist mit geringer Kodierungsstufe. Bauart-3-Geräte sind berührungslose Sensoren ohne Kodierung. Bei Geräten der Baurat 4 handelt es sich um elektronisch kodierte berührungslose Sicherheitssensoren. Dabei sind drei Ebenen der Kodierung definiert: Gering, Mittel und Hoch. Ist bei einer geringen Kodierung üblicherweise jeder Betätiger gleich kodiert, um eine Betätigung mittels vorhandener Gegenstände wie Schraubendreher zu verhindern, so sind bei einer hohen Kodierung mehr als 1000 unterschiedliche Betätiger-Codes vorhanden, um eine Verwendung von Ersatzbetätigern zu verhindern. Des Weiteren wird definiert, wann eine Verriegelungseinrichtung mit Zuhaltung verwendet werden muss. Dies ist immer dann der Fall, wenn die Zugangszeit zur Gefahr kleiner als die Nachlaufzeit der Gefahr ist. Für die Verwendung einer Zuhaltung für den Personenschutz wird üblicherweise eine Zuhaltung nach dem Ruhestromprinzip verlangt.
elektro AUTOMATION: Die DIN EN ISO 14119 stellt gewisse Anforderungen an die Sicherheitsschaltgeräte. Welche Lösungen bietet Bernstein beispielsweise für die Absicherung von Schutztüren oder für den Einrichtbetrieb an Maschinen?
Scholz: Wir bieten ein breites Spektrum von Verriegelungseinrichtungen. Es sind alle Bauarten (1 bis 4) mit unterschiedlichen Bauanforderungen und Kontaktkonfigurationen im Programm. Zu den Bauart-4-Schaltern gehört das auf RFID-Technik beruhende CSMS, das sich, in mehreren Varianten verfügbar, auch in Reihe schalten lässt. Bei diesen Geräten ist eine Fehlermaskierung ausgeschlossen, da sich die Sensoren gegenseitig überwachen. Über zwei sichere OSSD-Ausgänge kann das CSMS, einzeln oder in Reihe geschaltet, an eine sichere Auswertung angeschlossen werden und damit PL e erreichen. Es ist auch möglich, das CSMS direkt an ein Schütz anzuschließen. Der Rückführkreis des Schützes wird dabei direkt vom CSMS überwacht. Ein Reset-Taster kann ebenfalls optional angeschlossen werden. Des Weiteren bieten die bis zu 32 in Reihe geschalteten Sensoren einen Diagnosekanal zur Informationsübertragung. Anhand dieser Informationen kann z.B. erkannt werden, welche Tür geöffnet ist oder ob der Betätiger sich im richtigen Abstand befindet. Türzuhaltungen bieten wir elektromechanisch und mit geringer Kodierung an. Alle Schalter zeichnen sich durch eine Fehlschließüberwachung aus. Des Weiteren bieten wir ein umfassendes Produktprogramm im Bereich der mechanischen Sicherheitschalter der Bauarten 1 und 2 sowie magnetischer Sicherheitssensoren an. Alle Produkte können individuell an die Wünsche der Anwender angepasst werden.
elektro AUTOMATION: Die Überwachung von Schutztüren muss gemäß DIN ISO 13849-1 bewertet werden. Bei kaskadierten Sicherheitsschaltern kann jedoch nur ein eingeschränkter DC-Wert (Diagnostic Coverage) garantiert werden? Welche Rolle spielt hier AS-i Safety at Work?
Scholz: Bei einer Reihenschaltung von Sicherheitsschaltern ist die Fehlererkennung (Diagnostic Coverage) gemäß DIN EN ISO 13849-1 zu ermitteln. Liegt eine Reihenschaltung mechanischer Kontakte vor, ist aufgrund der Fehlermaskierung lediglich eine Fehlererkennung von maximal 60 % möglich. Um den Performance Level e zu erreichen, sind jedoch 99 % erforderlich. Mit Hilfe von AS-i Safety at Work lässt sich eine hohe Fehlererkennung bei mechanischen Kontakten sicherstellen. Wir haben unser komplettes Programm an Verriegelungseinrichtungen sowie Seilzugschalter und Fußschalter mit AS-i-Safety at Work ausgestattet. Bis zu 31 sichere oder 62 Standard-Sensoren und -Aktoren werden an einem zweiadrigen Kabel mittels der einfachen Piercing-Technik angeschlossen. Obwohl es aussieht wie eine Reihenschaltung erhält man alle Installationsvorteile des AS-i-Systems. Dabei wird jeder einzelne Schalter durch die integrierte AS-i-Safety-at-Work-Technik überwacht und man erhält eine hohe Fehleraufdeckung. Abhängig von den eingesetzten Produkten und der Anwendung kann ein PL e erreicht werden. Sämtliche Probleme der Reihenschaltung lassen sich durch den Einsatz von AS-i Safety lösen. Wir bei Bernstein bieten dazu alle Komponenten, die für den Aufbau eines AS-i-Safety-at-Work-Systems notwendig sind. Vom Master mit integriertem Sicherheitsmonitor und Gateway zu unterschiedlichen übergeordneten Feldbussystemen, die komplette Bandbreite der Verriegelungseinrichtungen der Bauarten 1, 2 (mit und ohne Zuhaltung) und 4 sowie diverses Zubehör. Besonders interessant ist das Sicherheitsschaltscharnier SHS 3 mit AS-i-Schnittstelle. Es vereint ein Scharnier plus Sicherheitsschalter und eliminiert so den Betätiger und die Justierung von Bauart-2-Schaltern.
elektro AUTOMATION: Was ist bei der Montage von Sicherheitsschaltern an Schutztüren zu beachten?
Scholz: Zuallererst ist die Anleitung des jeweiligen Produkts zu beachten. Grundsätzlich müssen die Verriegelungseinrichtungen und die verwendeten Betätiger dauerhaft befestigt werden, sie dürfen nicht einfach entfernt werden können. Weiterhin ist darauf zu achten, dass der Schalter nicht als Anschlag verwendet wird. Weiterhin sind die Einsatztemperatur, die Feuchtigkeit sowie Vibrationen zu beachten. Auch Stäube oder der Einsatz von Reinigungsmitteln müssen beachtet und die passenden Produkte ausgewählt werden. Zu prüfen ist außerdem, ob für die geforderte Kategorie das richtige Produkt ausgewählt wurde.
elektro AUTOMATION: Bernstein hat einen Fußschalter entwickelt. In welchen Aufgabenstellungen kommt dieser Sicherheitsschalter zum Einsatz?
Scholz: Wir bieten seit langem ein umfangreiches Programm an Fußschaltern für Industrie und die Medizintechnik. Eine Innovation ist die Integration der Zustimmfunktion in die Fußschalter, wie sie in der IEC EN 60204 und in der EN ISO 12100 beschrieben ist. Dieses konnten wir durch einen speziellen Schalteinsatz realisieren. Der Sicherheits-Zustimmfußschalter eignet sich beispielsweise für den Einrichtbetrieb und ist der erste berufsgenossenschaftlich zugelassene Drei-Stellungs-Zustimmfußschalter, der der DIN EN 60947-5-8 entspricht.
elektro AUTOMATION: Die gesamte Thematik um die Maschinenrichtlinie ist komplex. Bieten Sie Ihren Kunden die notwendige Unterstützung bei laufenden Projekten?
Scholz: Wir beraten und geben Hilfestellung bei der Geräteauswahl, sodass der Kunde mit geeigneten Produkten eine für ihn optimale Lösung realisieren kann. Falls nötig, modifizieren wir dazu unsere Produkte. Selbstverständlich bieten wir auch Unterstützung bei der sicherheitstechnischen Bewertung der Applikation, wobei wir uns auf unser spezielles Know-how bei Sicherheitsschaltern und Verriegelungseinrichtungen konzentrieren. Oft lassen sich komplexe sicherheitstechnische Aufgabenstellungen auch mit einfachen Mitteln effizient lösen. Spezielle Bauformen, die optimal auf die Applikation angepasst wurden, entwickeln und produzieren wir ebenfalls für viele Kunden.

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