Pilz PSENslock: Manipulationsgefahr gebannt

Mechanische Schutzschalter eignen sich für einfache Schutztür-Anwendungen mit geringer Gefahr durch Manipulation.

Gerade in kritischen Situationen, wie beispielsweise unter Zeitdruck, kommt es sehr leicht zu Unfällen, wie diverse Statistiken immer wieder aufzeigen. Es ist daher die Aufgabe des Konstrukteurs, mögliche Ursachen für Manipulationen zu erkennen und am besten bereits vorab, also bei der Entwicklung von Maschinen, zu eliminieren.

Um entscheiden zu können, welches die optimalen Komponenten zur sicheren Überwachung von beweglich trennenden Schutzeinrichtungen gemäß EN 60947-5-3 sind, helfen Überlegungen, wie: Handelt es sich um eine Klappe die häufig geöffnet und geschlossen wird? Soll neben dem Bedienpersonal auch der Prozess geschützt werden? Sind Komponenten außergewöhnlichen Verschmutzungen, starker Vibration und extremen Temperaturen ausgesetzt oder kommen sie im explosionsgefährdetem Bereich zum Einsatz?

Eine sichere Wahl für Türen und Klappen, die häufig geöffnet werden: Mechanische Komplettlösungen aus Sicherheitsschalter, Türgriff und Riegel.

Mechanische Sicherheitsschalter

Für einfache Schutztürapplikationen ohne erhöhte Gefahr durch Manipulation sind mechanische Schutztürschalter auch heute noch weit verbreitet: Als einfache Schutztürüberwachung oder mit mechanischer Zuhaltung, die mittels erhöhter Auszugskraft des Betätigers verhindert, dass die Tür, Haube oder Klappe unbeabsichtigt geöffnet wird.

Für viele Applikationen sind zwei mechanische Schalter nötig, um die geforderte Sicherheit zu gewährleisten, was den Engineeringaufwand stark ansteigen lässt. Zudem ist zu beachten, dass sich innerhalb kurzer Zeit Späne im Sensor absetzen können, die seine Funktion einschränken. Wenn sich Schutztüren im Lauf der Zeit absenken, verkürzt sich die Lebensdauer eines mechanischen Schalters ebenfalls deutlich.

Eine Weiterentwicklung stellen mechanische Sicherheitsriegel dar. Diese Komplettlösungen aus Sicherheitsschalter, Türgriff und Riegel sichern sowohl schwer justierbare Schutztüren als auch solche, die oft geöffnet und wieder geschlossen werden. Eine mechanische Führung des Betätigers stellt beim Schließen der Schutzeinrichtung sicher, dass der Betätiger ordnungsgemäß in den Sicherheitsschalter einrastet.

Eine elegante Lösung für dreh- und schwenkbare Türen und Klappen sind mechanische Scharnierschalter. Da sie verdeckt und platzsparend im Scharnier der Schutzeinrichtung eingebaut sind, sind sie besser vor Manipulationen geschützt als die anderen mechanischen Lösungen.

Toleranter als mechanische Lösungen gegenüber dejustierten Türen arbeiten berührungslose Sicherheitsschalter. Es gibt sie als magnetische oder codierte Schalter. Je nach Ausführung bieten sie einen einfachen bis hin zu einem 100%igen Schutz.

Berührungslose Sicherheitsschalter

Oftmals müssen Türen, Hauben oder Klappen zu Betriebs- oder Montagezwecken immer wieder geöffnet werden, damit das Bedienpersonal den abgesicherten Bereich betreten oder in diesen eingreifen kann. Die Gefahr, dass sich eine Tür mechanisch verstellt, ist hier besonders groß. Mechanische Zuhaltungen haben aber den Nachteil, dass sie nur bedingt tolerant für dejustierte Türen sind.

Auch wenn starke Vibrationen auftreten, bieten sich deshalb berührungslos wirkende Sicherheitsschalter an. Durch ihre meist höhere Ansprechtoleranz lassen sie sich flexibler an der Maschine anbringen. Zudem eignen sich die robusten berührungslosen Schalter für Applikationen, die Schutzarten über IP67 erfordern. Mit solchen Schaltern lassen sich die Sicherheitsanforderungen bis PLe nach EN ISO 13849-1 und SIL 3 nach EN/IEC 62061 beziehungsweise Kategorie 4 nach EN 954-1 erreichen. Unterschieden werden zwei Wirk-Prinzipien: Während magnetische Sicherheitsschalter aufgrund der verwendeten Technologie nur bedingt gegen Manipulation geschützt sind, erreichen codierte Sicherheitsschalter einen bis zu hundertprozentigen Schutz vor Manipulation. Magnetische Sicherheitsschalter sollten deshalb vorzugsweise verdeckt, also für den Bediener unsichtbar eingebaut werden, um Manipulationen wirkungsvoll zu verhindern.

Kann der Sicherheitsschalter nicht verdeckt eingebaut werden oder soll ein möglichst hundertprozentiger Manipulationsschutz erreicht werden, bieten sich codierte Sicherheitsschalter auf RFID Basis an. Die RFID Technologie ermöglicht eine eindeutige Zuordnung von Sensor und Betätiger. Codierte Sicherheitsschalter funktionieren nach dem „Schlüssel-Schloss-Prinzip“, bei dem ausschließlich ein Schlüssel – ein Unikat – zu einem Schloss passt. In Verbindung mit der Montage des Betätigers über Schrauben mit Einwegantrieb – die nur mittels Spezialwerkzeug gelöst werden können – wird so ein sehr hoher Schutz vor Manipulation erreicht.

Bei der Auswahl des Wirkprinzips ist darüber hinaus zu beachten, dass magnetische Sicherheitsschalter nur eingeschränkt geeignet sind, wenn in der Anwendung magnetisierbare Metallspäne auftreten. Umherfliegende Metallspäne können vom Magneten angezogen werden und sich am Schalter absetzen. Das kann zu Funktionsstörungen oder sogar zu einem totalen Versagen führen. Eine sicherheitskritische Situation kann dadurch zwar nicht entstehen, aber die Verfügbarkeit und damit die Produktivität der Anlage leiden. In so einem Fall sind codierte Schalter die bessere Wahl, weil die RFID Technologie nicht beeinflusst wird durch Metallspäne.

Durch unterschiedliche Codierungsvarianten lassen sich verschiedene Level mit Blick auf die Sicherheit vor Manipulationen erreichen. Den höchsten Schutz bieten Modelle, bei dem ein Betätiger eindeutig einem Schalter zugeordnet ist (Unikat). Für weniger strenge Anforderungen an den Manipulationsschutz sind auch Sensoren mit „normaler“ Codierung verfügbar: Ein Schloss, viele Schlüssel.

Sichere Stellungsüberwachung mit Prozesszuhaltung in einem System: Die berührungslosen Schutztürsysteme PSENslock kombinieren eine sichere Schutztürüberwachung mit einem berührungslos wirkenden Haltemagnet.

Besonders sicher: Tür zu bei Gefahr

An manchen Stellen besteht auch nach dem Ausschalten einer Maschine noch Gefahr durch sich bewegende Teile. In diesem als gefährlichem Nachlauf benannten Fall muss zwingend eine sichere Zuhaltung eingesetzt werden. Das bedeutet, die Tür darf sich erst dann wieder öffnen lassen, wenn der Stillstand sicher erkannt oder eine Verzögerungszeit abgelaufen ist. Klassisch sind für diesen Fall mechanische Zuhaltungen mit Federkraftverriegelung erhältlich. Selbst ein Stromausfall führt dann nicht mehr zu einer gefährlichen Situation.

Keine Schnittstellenproblematik bei integrierten Systemen

Noch mehr können integrierte Schutztürsysteme leisten, die sichere Überwachung, sichere Zuhaltung und Bedienelemente, inklusive zusätzlicher Funktionen wie Not-Halt und Fluchtentriegelung in einer Gesamtlösung vereinen. Alle Komponenten – seien sie mechanisch oder elektronisch – sind integriert. Solche Komplettsysteme machen meist bei größeren Schutztüren Sinn, die Zutritt zur Maschine oder Anlage gewähren. Durch ihren Einsatz lässt sich bei Projektierung, Konstruktion, Dokumentation, Beschaffung und Montage enorm viel Zeit sparen. Denn die Schnittstellen zwischen den einzelnen Komponenten sind bereits aufeinander abgestimmt sind, wenn alles aus einer Hand bezogen wird.