Sicherheitszuhaltungen: Konnektivität und kompakte Bauform gefragt

Die elektromechanische Zuhaltung AZM150, die in der Variante AZM150i die höchste Codierstufe nach ISO 14119 erreichen kann, und die kleinste elektronische Sicherheitszuhaltung namens AZM 40.

Die Aufgabe einer Sicherheitszuhaltung ist eindeutig definiert: Sie überwacht die Stellung einer Schutztür und hält sie so lange verriegelt, bis die gefahrbringende Maschinenfunktion, meist eine Nachlaufbewegung, nicht mehr besteht oder auf ein ungefährliches Maß reduziert worden ist. Damit leistet sie einen Beitrag zum Personenschutz. Immer häufiger jedoch werden Sicherheitszuhaltungen auch für den Prozessschutz eingesetzt: Wenn man verhindern möchte, dass der Bediener durch das Öffnen der Schutztür die Maschine und damit den Prozess zum Stillstand bringt.

Es gibt zwei Grundprinzipien bei der Wirkweise der Zuhaltung: Der Klassiker ist die elektromechanische Version, bei der ein mechanisch codierter Betätiger die Stellung der Schutztür überwacht. Bei der neueren elektronischen Variante wird dies durch ein sicheres Funksignal auf RFID-Basis gewährleistet. Hier kann man auf den mechanisch codierten Betätiger verzichten und benötigt nur die Verriegelung als mechanisches Bauelement. Das heißt unter anderem: Der Konstrukteur sowohl der Zuhaltung als auch – in der Anwendung – der Schutzabsicherung an der Maschine kann neue Freiheiten nutzen. Zum Beispiel lassen sich andere Bauformen verwirklichen, wie Schmersal mit dem AZM300 zeigt, und im Extremfall kann man sogar auch auf die mechanische Verriegelung verzichten. Das Beispiel dafür ist der MZM, bei dem die Zuhaltekraft elektromagnetisch aufgebracht wird.

Aus der Tatsache, dass elektromechanische Sicherheitszuhaltungen die ältere Bauform sind, darf man nicht schließen, dass sie ihre Marktberechtigung verlieren. Wenn Kosten eine Rolle spielen und keine umfassende Konnektivität erforderlich ist, ist diese Bauart nach wie vor die bessere Wahl. Für dieses Eigenschaftsprofil hat der Hersteller die neue Baureihe AZM150 entwickelt. Dank ihrer schlanken Bauform kann diese Zuhaltung gut an die typischen Profilkonstruktionen von Maschinenumhausungen und Schutztüren angebaut werden. Für viele Montagemöglichkeiten sorgt die Auswahl aus drei Betätigern: gerade für Schiebetüren, gewinkelt für große Drehtüren und beweglich für kleinere Drehtüren. Der drehbare Betätigerkopf mit zwei Einführschlitzen gestattet verschiedene Anfahrmöglichkeiten. Die Zuhaltekraft von 1.500 Newton ist ausreichend für die gängigen Anwendungsfälle.

Einzigartig für eine elektromechanische Sicherheitszuhaltung ist es, dass sie optional einen sehr hohen Standard bei den Codierstufen nach ISO 14119 erreichen kann, genauer gesagt die höchste Stufe mit mehr als 1.000 verschiedenen Codierungen. Damit wird ein praxisrelevantes und oft unterschätztes Thema adressiert: die Manipulationssicherheit. Beim AZM150i wird der Anwender kaum eine Möglichkeit finden, die Zuhaltefunktion zu umgehen. Deshalb sind laut Norm weniger zusätzliche Schutzmaßnahmen, wie etwa ein Anbringen außer Reichweite oder in verdeckter Position, zu berücksichtigen.

Die zweite aktuelle Innovation, der AZM40, ist noch kompakter: Es handelt sich um die weltweit kleinste elektronische Sicherheitszuhaltung. Damit ist der Zielmarkt – die Absicherung von kleineren Schutztüren und Klappen – schon vorgegeben. Unterstützt wird diese Fähigkeit durch die 180-Grad-Winkelflexibilität des Betätigers. Sie gewährleistet, dass die Zuhaltung auch in beengten und nicht leicht zugänglichen Bereichen problemlos verbaut werden kann – und dass sie auch bei Klappen einsetzbar ist, die nicht im 90-Grad-Winkel schließen oder nach oben im 45-Grad-Winkel geöffnet werden.  Trotz der kleinen Bauform verfügt der AZM40 über eine hohe Zuhaltekraft von 2.000 Newton. Die von Schmersal entwickelte Sicherheitssensorik auf RFID-Basis erlaubt eine individuelle Codierung, sodass sich optional ebenfalls die höchste Codierstufe nach ISO 14119 erreichen lässt.

Ein zentrales Unterscheidungsmerkmal von elektronischen gegenüber elektromechanischen Sicherheitsschaltgeräten ist die Konnektivität. Diese Eigenschaft wird für viele Maschinenbauer immer wichtiger, und das gilt sowohl für sicherheitsgerichtete als auch für betriebsmäßige Signale. Zum Beispiel schafft das von dem Hersteller entwickelte SD-4.0-Bussystem die Voraussetzung dafür, dass Sicherheitszuhaltungen umfangreiche Diagnoseinformationen an eine übergeordnete Steuerung weiterleiten. So lassen sich im Sinne von Industrie 4.0 Konzepte der vorbeugenden Instandhaltung verwirklichen und – über OPC-UA-Server, die in die Sicherheits-steuerungen integriert sind – bis in höchste Ebenen weiterführen. Und mit Feldkomponenten wie der Safety Fieldbox und Safety-Installationssystemen lassen sich die Sicherheitsschaltgeräte auch auf der Ebene der Maschinensicherheit umfassend vernetzen.

Außerdem schaffen Sicherheitssteuerungen die Voraussetzung dafür, dass die Zuhaltefunktion optimal in den Prozess integriert wird. Zum Beispiel lässt sich die Freigabe der Verriegelung mit einer sicheren Achsüberwachung koppeln. Dabei hat der Anwender die Möglichkeit, verschiedene Arten des normenkonformen sicheren Abschaltens zu wählen, zum Beispiel Safe Torque Off/ STO, Safe Stop 1 und 2/ SS1 und SS2. Diese Art der Integration und Konnektivität steigert die Produktivität des Produktionsprozesses.

Nicht alle Anwender von Zuhaltungen wünschen diese Art der Integration, sondern sind mit Stand-alone-Lösungen für die sichere Signalauswertung vollkommen zufrieden. Für sie gibt es ebenfalls Neuheiten: Mit dem SSW303HV stellt der Hersteller einen sensorlosen Stillstandswächter vor, der sich im Vergleich zu den Vorgängermodellen der Serien AZR und FWS unter anderem durch einen erweiterten Temperaturbereich und universelle Einsatzmöglichkeiten auszeichnet. Ein einziges Modell ersetzt vierzehn Varianten des bisherigen Produktprogramms. Ein weiterer Vorteil ist die kompakte Bauform: Der SSW303HV beansprucht nur 45 Millimeter Baubreite im Schaltschrank. Die steckbaren und codierten Anschlussklemmen schaffen die Voraussetzung für eine schnelle und fehlerfreie Installation. Ein zusätzlicher Meldekontakt gibt Aufschluss über den Fehlerstatus des Bausteins. Und da der Stillstandswächter sensorlos arbeitet, muss der Konstrukteur der Maschine nicht in die Hardware der Umgebungskonstruktion eingreifen.