Schutztür und Klappe absichern: Sicherheitsschalter berührungslos oder mit Zuhaltung in der Maschine auswählen

Läuft die Bewegung nach? Berührungslos oder mit Zuhaltung

Die erste Frage an jeder Tür lautet, was hinter ihr passiert, wenn sie aufgeht. Kommt die gefährliche Bewegung zum Stillstand, bevor jemand hineingreifen kann, sehen viele Konzepte einen Schalter vor, der das Öffnen meldet. Läuft etwas nach, etwa eine Spindel, ein Rotor oder eine Walze, soll die Tür verriegelt bleiben, bis der Stillstand erreicht ist. Dafür gibt es Schalter mit Zuhaltung. Eine Zuhaltung kann außerdem einen laufenden Prozess davor bewahren, durch ein unbeabsichtigtes Öffnen unterbrochen zu werden.

Der Sicherheitsschalter der Modellreihe GS ist in beiden Ausführungen erhältlich, berührungslos und mit Zuhaltung; die Benutzerhandbücher tragen diese Bezeichnungen. Laut Benutzerhandbuch ist die berührungslose Ausführung eine Verriegelungseinrichtung gemäß Bauart/Typ 4 ohne Zuhaltung nach ISO14119, die Ausführung mit Zuhaltung eine Verriegelungseinrichtung gemäß Bauart/Typ 4 mit Zuhaltung nach ISO14119. Das beschreibt das Gerät; welches Niveau die Sicherheitsfunktion an der Tür erreichen muss, ergibt sich aus der Risikobeurteilung und der Validierung der Anlage. Für Schiebe- und Flügeltüren gibt es zusätzlich den Sicherheitsschalter der Modellreihe GS-M.

In der Anwendungspraxis zeigt sich die Bandbreite. Ein Bauer von Sortiermaschinen arbeitet bereits mit berührungslosen Schaltern; das Fabrikat nennt der Fall nicht. Für eine Anlage zur Fertigung vorgefertigter Wandelemente sind Sicherheitsschalter der Modellreihe GS-M mit Zuhaltung angefragt. Ein kleiner Integrator ergänzt Lichtvorhänge oder Zuhaltungen je nach Maschinenbauer, für den er arbeitet. Ob eine Zuhaltung nötig ist und wie lange sie halten muss, ergibt sich nicht aus dem Katalog, sondern aus der Risikobeurteilung und der Validierung der Anlage.

Metall, Nachbarschalter und Einbaulage beim berührungslosen Schalter

Ein berührungsloser Schalter erkennt seinen Betätiger über einen Abstand, und dieser Abstand hängt von der Umgebung ab. Im Benutzerhandbuch der berührungslosen GS steht, dass der Erkennungsabstand des Sensors durch Metall in der Umgebung beeinträchtigt werden kann. Er ist deshalb nach der Montage zu prüfen. Werden mehrere Schalter dicht nebeneinander gesetzt, können sie sich gegenseitig beeinflussen; das Handbuch empfiehlt dafür Abstände zwischen den Sensoren und zwischen den Betätigern.

Für den Konstrukteur folgt daraus eine einfache Reihenfolge. Zuerst wird festgelegt, aus welchem Werkstoff Türrahmen und Profile sind und wie nah der nächste Schalter sitzt. Danach wird die Position des Schalters gewählt, und nach dem Einbau wird der Erkennungsabstand an der fertigen Tür kontrolliert, nicht am Schreibtisch.

Manchmal kommt die Umgebung von außen. Ein Maschinenbauer will eine berührungslos abgesicherte Klappe einsetzen, an der Wasserstoffperoxid auftreten kann, und plant, die Beständigkeit in einer eigenen Kammer zu prüfen. Ein Ergebnis liegt dazu nicht vor. Solche Anforderungen gehören früh ins Lastenheft, damit die Prüfung vor der Serienkonstruktion stattfindet.

Flügeltür, Schiebetür, Klappe: Halterungen statt Eigenbau

Wie der Schalter an die Tür kommt, kostet in der Konstruktion oft mehr Zeit als die Auswahl selbst. Bei kleinen Türradien und bei Schiebetüren muss der Betätiger so sitzen, dass er beim Öffnen und Schließen sauber geführt wird, und viele Maschinenbauer fertigen dafür eigene Winkel und Bleche.

Für den Sicherheitsschalter der Modellreihe GS-M gibt es laut Lineup-Katalog spezielle Halterungen für Flügel- und Schiebetüren, sodass keine eigenen Halterungen aufwendig hergestellt werden müssen. Gerade und gewinkelte Steckverbinder stehen laut Katalog kaum über; das hilft dort, wo der Schalter hinter einem Profil oder in einer Ecke sitzt. Beide Modellreihen sind laut Lineup-Katalog kompakt gebaut und lassen sich auch nachträglich an einer Anlage montieren; für den GS-M nennt der Katalog ausdrücklich den Einsatz in kleinen Maschinen.

Wie konkret diese Frage wird, zeigt eine Komponentenliste für eine Anlage in Planung: Neben rund zehn Türschaltern stehen dort Halterungen, Betätigerhalter und Kabel als eigene Positionen. Wer Halterungen und Kabel gleich mitplant, muss später nicht an jeder Tür einzeln nacharbeiten.

Viele Türen, ein Ausgangspaar: Schalter kaskadieren und trotzdem diagnostizieren

Eine Maschine mit zehn Türen hat, einzeln verdrahtet, zehn Paare Sicherheitsausgänge, die bis in den Schaltschrank geführt und dort ausgewertet werden. Ein Bauer von Siebdruckmaschinen etwa stattet seine Türen mit Türschaltern und einem Sicherheitsrelais aus, und mit jeder zusätzlichen Tür wächst der Verdrahtungsaufwand.

Laut Lineup-Katalog lassen sich mehrere Schalter der Modellreihen GS und GS-M über eine Multi-Steuereinheit und Y-Stecker kaskadieren. Verdrahtet wird dann nur ein Paar Sicherheitsausgänge. Die nicht sicherheitsgerichteten AUX-Ausgänge jedes einzelnen Schalters können trotzdem an eine SPS, ein Bedienpanel oder eine Leuchte gehen. So sieht die Maschinensteuerung, welche Tür offen ist, obwohl die Sicherheitskette nur einen gemeinsamen Ausgang liefert.

Diese Trennung ist wichtig für das Verständnis. Die AUX-Ausgänge dienen der Diagnose und der Bedienerführung, nicht der Sicherheitsfunktion. Wie die Sicherheitskette aufgebaut sein muss, ergibt sich aus der Risikobeurteilung und der Validierung der Anlage.

Auf einen Blick: welche Tür offen ist

Steht eine Maschine, weil eine Tür nicht richtig geschlossen ist, sucht der Bediener oft zuerst. Für einen Maschinenbauer, der Rotationsstanzen baut, steht deshalb ein Türschalter mit Status-LED zur Auswahl. Die Frage stellt sich für eine Reihe gleichartiger Maschinen, die über mehrere Jahre entstehen sollen.

Laut Katalog zeigt die große Status-LED der Modellreihe GS-M sofort, ob alle Zugänge zu einer Maschine offen oder geschlossen sind, auch von weitem und auch dann, wenn der Schalter innen in der Maschine sitzt. Bei der Modellreihe GS lässt sich der Zustand dank Größe, Helligkeit und Position der LED-Anzeigen aus vielen Blickwinkeln erkennen. Zusammen mit den AUX-Ausgängen an einer Leuchte oder am Bedienpanel entsteht eine Türdiagnose, die Bediener und Instandhaltung ohne Schaltplan verstehen.

Türschalter und Lichtvorhang an einer Sicherheitssteuerung zusammenführen

Viele Maschinen haben neben Türen auch offene Zugänge, etwa eine Einlegestelle mit einem Lichtvorhang, und in Komponentenlisten von Maschinenbauern stehen Türschalter und Lichtvorhang oft nebeneinander. Wo beide Gerätearten in einer Maschine zusammenkommen, bietet sich eine gemeinsame Auswertung an. Die Sicherheitssteuerung der Modellreihe GC bindet Lichtvorhänge und Schalter laut Katalog über GC-Link an, je Gerät über ein einziges Kabel. Wie die Steuerung mehrere Schutzeinrichtungen auswertet und Status an die Maschine meldet, behandelt der Beitrag zur Sicherheitssteuerung in Maschine und Baureihe.

Ein Schaltertyp für die ganze Baureihe

Wer viele gleichartige Maschinen baut, möchte nicht an jeder Tür neu entscheiden. Bei einem Bauer von Schweißanlagen für Filterschläuche ist der Türschalter deshalb als Standardisierungsthema notiert, und auch beim Bauer der Rotationsstanzen betrifft die Wahl des Türschalters eine ganze Reihe gleichartiger Maschinen.

Ein einheitlicher Schalter vereinfacht Stücklisten, Ersatzteilhaltung und Schaltpläne. Er setzt aber voraus, dass Türarten und Einbaulagen der Baureihe zusammenpassen. In der Praxis lohnt es sich, die Türen einer Baureihe einmal zu sortieren: Welche brauchen eine Zuhaltung, welche nur eine Stellungsüberwachung, wo ist Metall in der Nähe, wo sitzt der Schalter innen? Aus dieser Liste ergibt sich, ob ein Typ reicht oder ob eine berührungslose und eine zuhaltende Ausführung nebeneinander stehen. Die Sicherheitsfunktion jeder Tür bleibt dabei eine Frage der Risikobeurteilung und der Validierung der Anlage, auch wenn der Schalter derselbe ist.

Häufige Fragen

Weiterführende Artikel

Übergeordnete Themenseite: Gefahrstellen an Maschinen und Anlagen absichern: welche Schutzeinrichtung an welche Öffnung, Fläche und Tür gehört

Hauptartikel zum Thema: Schutzeinrichtungen in der Maschinenkonstruktion einplanen: Lichtvorhang, Laserscanner und Sicherheitsschalter aus Sicht des Maschinenbauers

Weiterer Artikel im Thema: Sicherheitssteuerung in Maschine und Baureihe: mehrere Schutzeinrichtungen auswerten und an die Maschinensteuerung anbinden