Transpondercodierte Verriegelungssysteme mit und ohne Zuhaltung CES und CET sind nach der EN ISO 14119 hochkodierte Sicherheitsschalter der Bauart 4. (Bild: Euchner)
Über die Inhalte der neuen Norm EN ISO 14119 zur Absicherung von Schutztüren ist in der Theorie viel geschrieben worden. Doch wie lassen sich diese nun konkret in der Praxis bei der Suche nach der geeigneten Verriegelungslösung umsetzen?
Die Auswahl einer Verriegelungseinrichtung ist ein wesentlicher Abschnitt in der Norm EN ISO 14119. Jedoch stehen vor der normativen Betrachtung immer erst die praktischen Aspekte, die die Gegebenheiten an einer Maschine abbilden. Ein sehr wichtiges Kriterium ist häufig der vorhandene Einbauraum rund um die Schutztür. In der Praxis ergibt sich in vielen Fällen der Einsatz einer Zuhaltung anstelle einer Verriegelung, da ein Arbeitsprozess nicht unterbrochen werden darf – wie beispielsweise bei einer Klebung. 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 werden soll. Ein weiterer Aspekt ist die Art der Schutztür. Eine automatisch betätigte Schutztür etwa an einer Werkzeugmaschine erfordert eine andere Lösung als eine manuell zu betätigende Tür an einem Schutzzaun.
Das Performance Level
Eine weitere Überlegung, die sich nicht aus der EN ISO 14119, sondern aus der EN ISO 13849-1 heraus ergibt, ist die Einstufung der Sicherheitstechnik in einen entsprechenden Performance Level (PL). 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 für ein Sicherheitssystem ist die Multifunctional Gate Box MGB von Euchner, 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 praktischen Auswahl
Nach der praktischen Auswahl der Verriegelungseinrichtung ist die Selektion anhand des Vorgehens in der EN ISO 14119 normativ zu verifizieren. Am Anfang muss dabei immer die Betrachtung der Nachlaufzeit der Maschine stehen, denn durch dieses Kriterium 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 folglich, dass diese Art der Zuhaltung allen normativen Bedingungen einer Verriegelung entsprechen muss. Dies betrifft die richtige Auswahl eines Sicherheitsschalters der mindestens einen zwangsöffnenden Kontakt beinhalten muss. Weitere Aspekte sind unter anderem, eine korrekte Befestigung von Schalter und Betätiger, geeignete Anschlagpuffer, um den Schalter nicht zu beschädigen, Begrenzung von Kräften, die auf den Schalter einwirken. Die Berechnung der Nachlaufzeit einer Maschine ist normativ allerdings nicht geregelt. Diese muss jeder Maschinenhersteller für seine Anlage selbst bestimmen. Dabei ist per Definition die Zeit zu bestimmen, die vergeht, bis vom Absetzen eines Stoppbefehls die Maschine 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 einfachen Formel aus der EN ISO 13855 berechnet werden, die die mögliche Annäherungsgeschwindigkeiten von Personen sowie andere Faktoren beinhaltet, die zum Öffnen einer Schutztür eine Rolle spielen können. Kommt eine Verriegelung zum Einsatz, muss die Zugangszeit größer sein als die ermittelte Nachlaufzeit. Andernfalls ist für den Personenschutz eine Zuhaltung einzusetzen.
Nach dieser ersten Auswahl steht nun fest, welche Art von Verriegelungseinrichtung mit oder ohne Zuhaltung zum Einsatz kommen soll. Für eine Zuhaltung ist nun zu entscheiden, welches Zuhalteprinzip eingehalten werden soll. Für den Personenschutz sind nur die beiden Prinzipien „durch Federkraft betätigt — durch Energie EIN entsperrt“ oder „durch Energie (EIN) betätigt — durch Energie (EIN) entsperrt“, geeignet. Beide sind so genannte Ruhestromprinzipien. Das bedeutet: Bei Ausfall der Energie ist die Tür zugehalten. Das erste Prinzip ist das klassische aus der EN 1088, bei dem beispielsweise durch Federkraft die Zuhaltung bei Stromausfall in die Sperrstellung geht. Das zweite Prinzip beschreibt die Möglichkeit des Einsatzes einer Zuhaltung, die in beiden Zuständen ohne Energie verbleibt. Ein Beispiel hierfür sind elektromechanische Sicherheitsschalter wie der STP-BI-Schalter von Euchner mit bistabilen Magneten.
Das Sicherheitssystem MGB ist eine praxisnahe Umsetzung der Norm und bietet ein rund um sorglos Paket für die Absicherung einer Schutztüre. Bild: Euchner
Falls eine Zuhaltung verwendet wird, ist als nächstes zu prüfen, ob zusätzliche Arten der Entsperrung der Zuhaltung erforderlich sind. Dies kann eine Fluchtentriegelung, eine Hilfsentriegelung oder eine Notentsperrung sein. An alle Arten der Entsperrung stellt die Norm Anforderungen, die teils vom Hersteller der Zuhaltung erfüllt werden müssen, teils aber auch erst durch den Anwender realisierbar sind.
Eine dieser Forderungen lautet, 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 alle Entsperrungen von Euchner bereits seit langem. Anwenderseitig ist es nur noch notwendig, den Zugang zu einer Fluchtentriegelung von außen zu verhindern.
Ebenfalls eine Anforderung an Zuhaltungen besteht darin, dass die von einer Schutztür auf die Zuhaltung wirkenden Kräfte innerhalb der Grenzen des vom Hersteller angegebenen Wertes bleiben. Dies ist zum einen eine mögliche statische Kraft, die entsteht, wenn ein Bediener an einer Tür zieht und wenn diese Kraft in die Zuhaltung eingeleitet wird. Eine Tabelle mit möglichen statischen Kräften als Anhaltspunkt findet sich im Anhang I der EN ISO 14119 mit beispielhaften Werten.
Die Krafteinleitung in die Zuhaltung kann auch durch eine dynamische Kraft erfolgen. Diese entsteht beispielsweise dann, wenn die Schutztür zugeworfen werden kann und am Anschlag zurückprallt. 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.
Schutz vor Umgehung von Schutzeinrichtungen
Ein essentieller Bestandteil der EN ISO 14119 ist das Thema „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. Denn eine Verriegelungseinrichtung, die sich von selbst löst, wird danach sicherlich auch umgangen. Anschließend lässt sich mittels eines sehr praktischen Verfahrens 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.
Falls sich nach Ausfüllen der Tabelle ergibt, dass mit Manipulation zu rechnen ist, zeigt die Norm Möglichkeiten auf, wie das Umgehen verhindert werden kann. Der sicherlich 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. Das heißt: Jeder Betätiger ist einmalig! Entsprechende Sicherheitsschalter gibt es mit und ohne Zuhaltung. Für ihren Einsatz genügt es, dass der Betätiger unlösbar an der Schutzeinrichtung befestigt wird.
Aber auch für alle anderen Arten von Sicherheitsschaltern zeigt die Norm Möglichkeiten auf, um Manipulation zu verhindern. Sehr bewährt hat sich etwa die verdeckte Befestigung. Hierbei wird der Sicherheitsschalter an einer Stelle montiert, der nur dann zugänglich ist, wenn ein Teil der Maschine oder Umhausung abgebaut werden muss.
Das letzte explizit genannte 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.
Auf den Punkt gebracht: Beim Einsatz der Sicherheitsschalter mit Verriegelung oder mit Zuhaltung ändert sich durch die neue Norm eigentlich nicht besonders viel. Es wird lediglich deutlich klarer gemacht, wie eine solche Einrichtung auszuwählen und letzten Endes zu betreiben ist.
Autor Frank Kretzschmar, Euchner
Begriffserläuterung: Verriegelungs- und Schutzeinrichtungen
Die EN ISO 14119 ist die Nachfolgenorm der bisherigen EN 1088 „Sicherheit von Maschinen – Verriegelungseinrichtungen in Verbindung mit trennenden Schutzeinrichtungen – Leitsätze für Gestaltung und Auswahl“. In ihr ist die Rede von einer verriegelt
en trennenden Schutzeinrichtung (im Artikel zur einfacheren Übersicht als Schutztür bezeichnet). Die entsprechenden Überlegungen lassen sich jedoch auf jeden Deckel, jedes Schutzverdeck oder jede andere Einrichtung übertragen, die geeignet ist, den Maschinenbediener vor den Gefährdungen einer Maschine zu schützen.
Im Deutschen ist der Begriff Verriegelung immer noch ein wenig irreführend, denn die Verriegelung beziehungsweise die Verriegelungseinrichtung betrifft nicht die Schutztür an sich, sondern die Verriegelung der Steuerung gegen Anlaufen der Maschine. Dies bedeutet: ein Starten der Maschine darf erst dann erfolgen, wenn die Schutztür geschlossen ist. Beim öffnen wird die Maschine automatisch angehalten. Dagegen spricht die Norm von zugehalten, wenn das Öffnen der Tür durch einen Benutzer mittels eines Sperrmittels verhindert wird.