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Ein praxisorientierter Ansatz

Auswahl einer Schutztürabsicherung nach der EN ISO 14119
Ein praxisorientierter Ansatz

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Über die Inhalte der EN ISO 14119 zur Absicherung von Schutztüren ist viel geschrieben worden. Doch wie lassen sich die ‚Leitsätze für Gestaltung und Auswahl‘ nun konkret bei der Suche nach einer geeigneten Verriegelungslösung in die Praxis umsetzen?

Die EN ISO 14119 ist die Nachfolgenorm der EN 1088 ‚Sicherheit von Maschinen − Verriegelungseinrichtungen in Verbindung mit trennenden Schutzeinrichtungen − Leitsätze für Gestaltung und Auswahl‘. In ihr ist die Rede von einer verriegelten trennenden Schutzeinrichtung, die meist als Schutztür bezeichnet wird. Die Überlegungen lassen sich jedoch auf jeden Deckel, jedes Schutzverdeck oder jede andere Einrichtung übertragen, die den Maschinenbediener vor den Gefährdungen einer Maschine schützt. Dabei betrifft die Verriegelungseinrichtung nicht die Schutztür, sondern die Verriegelung der Steuerung gegen das Anlaufen der Maschine. Ein Starten der Maschine darf erst dann erfolgen, wenn die Schutztür geschlossen ist. Beim Öffnen wird die Maschine automatische angehalten. Die Norm spricht von zugehalten, wenn das Öffnen der Tür mittels Sperrmittel verhindert wird.

Die Auswahl einer Verriegelungseinrichtung ist ein wesentlicher Abschnitt in der EN ISO 14119. Vor der normativen Betrachtung sind jedoch erst die praktischen Aspekte zu beachten, die die Gegebenheiten an einer Maschine abbilden. Wichtiges Kriterium ist oft der vorhandene Einbauraum rund um die Schutztür. Oft ergibt sich der Einsatz einer Zuhaltung anstelle einer Verriegelung, da ein Arbeitsprozess nicht unterbrochen werden darf. In diesem Fall kann direkt mit der Auswahl einer Zuhaltung begonnen werden, obwohl diese im ersten Schritt gar nicht zum Personenschutz – etwa wenn eine Maschine länger nachläuft – sondern zum Schutz des Prozesses verwendet wird. Ein weiterer Aspekt ist die Art der Schutztür. Eine automatisch betätigte Schutztür an einer Werkzeugmaschine erfordert eine andere Lösung als eine manuell zu betätigende Tür an einem Schutzzaun.
Eine Lösung, bei der die Schutztür von Hand betätigt wird, ist beispielsweise die Multifunctional Gate Box (MGB) von Euchner. Sie beinhaltet die Möglichkeit einer Verriegelung, einer Zuhaltung für den Prozessschutz oder auch einer Zuhaltung für den Personenschutz. Zudem sind bereits ein Türgriff sowie ein Anschlag für die Tür beinhaltet. Darüber hinaus besteht die Option, Funktionen wie Wahlschalter, Not-Halt-Einrichtungen, Drucktaster oder Schlüsselschalter zu integrieren. Bei einer automatisch betätigten Tür dagegen bietet sich ein transpondercodierter Sicherheitsschalter mit Zuhaltung oder auch als Verriegelung an wie beispielsweise die Produkte CET und CES von Euchner.
Eine weitere Überlegung, die sich aus der EN ISO 13849-1 heraus ergibt, ist die Einstufung der Sicherheitstechnik in einen entsprechenden Performance Level. Einzusetzen sind entweder Sicherheitssysteme, die von sich aus bereits einen entsprechenden PL aufweisen, oder Sicherheitsbauteile, die in der Gesamtbewertung den geforderten PL ergeben. Ein Beispiel dafür ist die Multifunctional Gate Box MGB, die einen PL e gewährleistet. Vielfach können auch elektromechanische Sicherheitsschalter mit Zuhaltungen die ideale Lösung sein. Diese sind seit vielen Jahren bewährt und ermöglichen ebenso die Realisierung beliebiger PL-Werte.
Normative Beurteilung der Auswahl
Nach der Auswahl der Verriegelungseinrichtung ist diese gemäß der EN ISO 14119 zu verifizieren. Am Anfang muss dabei die Betrachtung der Nachlaufzeit der Maschine stehen. Dadurch wird entschieden, ob eine Zuhaltung für den Personenschutz benötigt wird oder ob eine Verriegelung ausreicht. Eine Zuhaltung für den Prozessschutz setzt die Norm mit einer Verriegelung gleich und fordert, dass diese Zuhaltung allen normativen Bedingungen einer Verriegelung entsprechen muss. Dies betrifft die richtige Auswahl eines Sicherheitsschalters, der mindestens einen zwangsöffnenden Kontakt beinhalten muss. Hinzu kommen eine korrekte Befestigung von Schalter und Betätiger, geeignete Anschlagpuffer, um den Schalter nicht zu beschädigen, die Begrenzung von Kräften, die auf den Schalter einwirken etc. Die Berechnung der Nachlaufzeit einer Maschine ist normativ allerdings nicht geregelt. Diese muss jeder Maschinenhersteller für seine Anlage selbst bestimmen. Dabei ist die Zeit zu bestimmen, die vom Absetzen eines Stoppbefehls der Maschine vergeht, bis sie sich in einem Zustand befindet, von dem keine Gefährdung mehr ausgeht. Dem gegenüber zu stellen ist die Zugangszeit durch den Bediener. Sie muss anhand einer Formel aus der EN ISO 13855 berechnet werden, die die Annäherungsgeschwindigkeiten von Personen und weitere Faktoren berücksichtigt. Kommt eine Verriegelung zum Einsatz, muss die Zugangszeit größer sein als die ermittelte Nachlaufzeit. Andernfalls ist für den Personenschutz eine Zuhaltung einzusetzen.
Danach steht fest, welche Verriegelungseinrichtung zum Einsatz kommen soll. Im Falle einer Zuhaltung ist zu entscheiden, welches Prinzip eingehalten werden soll. Für den Personenschutz sind „durch Federkraft betätigt − durch Energie (EIN) entsperrt“ oder „durch Energie (EIN) betätigt − durch Energie (EIN) entsperrt“, geeignet. Beides sind Ruhestromprinzipien, bei Ausfall der Energie ist die Tür zugehalten. Das erste Prinzip ist klassisch gemäß EN 1088, bei dem durch Federkraft die Zuhaltung bei Stromausfall in die Sperrstellung geht. Das zweite beschreibt den Einsatz einer Zuhaltung, die in beiden Zuständen ohne Energie verbleibt. Ein Beispiel hierfür sind die elektromechanische Sicherheitsschalter STP-BI von Euchner mit bistabilen Magneten. Arbeitsstromprinzipien sind nur in Ausnahmefällen für Zuhaltungen zulässig. Für den Prozessschutz sind sie nicht ausreichend.
Falls eine Zuhaltung verwendet wird, ist als nächstes zu prüfen, ob eine Fluchtentriegelung, eine Hilfsentriegelung oder eine Not-entsperrung notwendig sind. Dabei ist zu beachten, dass nach Betätigen der Entriegelung eine Zwangsöffnung der Zuhaltungsüberwachungskontakte gewährleistet sein muss, um die Maschine sofort zu stoppen. Die einzige Anforderung an die Sicherheitseinstufung von Entsperrungen − die Erfüllung der Kategorie B nach EN ISO 13849-1 − erfüllen die Entsperrungen von Euchner bereits seit langem. Der Anwender muss darüber hinaus den Zugang zu einer Fluchtentriegelung von außen verhindern. Eine weitere Anforderung besteht darin, dass die von einer Schutztür auf die Zuhaltung wirkenden Kräfte innerhalb der Grenzen des vom Hersteller angegebenen Wertes bleiben. Eine Tabelle mit möglichen statischen Kräften als Anhaltspunkt findet sich im Anhang I der EN ISO 14119.
Zum anderen kann die Krafteinleitung in die Zuhaltung auch durch dynamische Kräfte erfolgen, beispielsweise dann, wenn die Schutztür zugeworfen wird. Falls davor das Sperrmittel einfällt, wird die gesamte retournierende Kraft in das Sperrmittel eingeleitet. Dies lässt sich einfach vermeiden, indem vor Ansteuerung der Zuhaltung zuerst die Stellung der Schutztür abgefragt wird und erst danach die Zuhaltung in die Stellung „geschlossen“ geht. Auch dies ist in der neuen Norm beschrieben.
Die Umgehung von Schutzeinrichtungen ist nicht möglich
Ein essentieller Bestandteil der Norm ist das „Umgehen von Schutzeinrichtungen“ (Abschnitt 7). Im ersten Schritt geht es dabei um die Einhaltung grundlegender Maßnahmen gegen die Manipulation. Hier steht die geeignete Befestigung von Betätiger und Verriegelungseinrichtung im Vordergrund. Anschließend lässt sich beurteilen, ob überhaupt mit Manipulation zu rechnen ist. Konkret handelt es sich dabei um eine einfache Excel-Tabelle, die etwa vom Server der Deutschen Gesetzlichen Unfallversicherung (DGUV) herunter geladen werden kann. Sie gibt vor allem unter Berücksichtigung verschiedener Betriebsarten Aufschluss darüber, ob der Bediener Vorteile von einem Umgehen der Sicherheitseinrichtung hat. Falls sich keine gravierenden Vorteile ergeben, ist demnach auch nicht mit einer Manipulation zu rechnen.
Dabei zeigt die Norm Möglichkeiten auf, wie das Umgehen verhindert werden kann. Der einfachste Weg hierzu ist der Einsatz eines hochkodierten Bauart-4-Sicherheitsschalters. Dabei handelt es sich um Verriegelungseinrichtungen, die nach einem berührungslosen Prinzip arbeiten und bei denen mindestens 1000 verschiedene Betätiger am Markt zur Verfügung stehen. Transpondercodierte Sicherheitsschalter, wie sie auch Euchner verwendet, gehen weit über diese Forderung hinaus, denn sie sind Unikat-kodiert. Bewährt hat sich außerdem die verdeckte Befestigung. Hierbei wird der Sicherheitsschalter an einer Stelle montiert, die nur dann zugänglich ist, wenn ein Teil der Maschine oder Umhausung abgebaut werden muss.
Schutz vor Umwelteinflüssen
Das letzte Kriterium der Norm ist die Prüfung, ob die gewählten Verriegelungseinrichtungen den Umwelteinflüssen am Einbauort standhalten. Hierunter können Kriterien wie Schutz gegen eindringende Flüssigkeiten (Schutzart IP), Staub oder EMV fallen. Wenn alle genannten Punkte berücksichtigt wurden, kann ein Anwender sicher sein, die neue EN ISO 14119 zu erfüllen, und kann somit bezüglich der Verriegelungseinrichtungen auch das CE-Zeichen an der Maschine anbringen.
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