BGI 575 Auswahl und Anbringung elektromechanischer ... · BGI 575 Auswahl und Anbringung elektromechanischer Verriegelungseinrichtungen für Sicherheitsfunktionen (bisherige ZH 1/153)

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.

Quelle: www.arbeitssicherheit.de - Kooperation des HVBG mit dem Carl Heymanns Verlag © 2005Unberechtigte Vervielfältigung verboten.

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.


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.


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


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.


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


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


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


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.


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.


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


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


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.


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).


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.


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


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


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


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


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,


– 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.


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


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


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


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.


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


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.


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


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


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


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.


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.


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


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




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.


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.


Beispiel 2



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.



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



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.


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.


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.


Bild 59: Stellungsüberwachung beweglicher Schutzeinrichtungen mitZuhaltung und Anlauftestung; Steuerung nach DIN EN 954-1,Kategorie 4


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.


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.


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.


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.


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.


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.


Documents

BGI 575 Auswahl und Anbringung elektromechanischer ... · BGI 575 Auswahl und Anbringung elektromechanischer Verriegelungseinrichtungen für Sicherheitsfunktionen (bisherige ZH 1/153)