Abschnitt 3.5 - 3.5 Verriegelungseinrichtungen mit Zuhaltungen
Neben der Fähigkeit, die Stellung einer Schutzeinrichtung zu überwachen, besitzt eine Verriegelungseinrichtung mit Zuhaltung zusätzlich eine Vorrichtung zum Blockieren der beweglichen Schutzeinrichtung in der geschlossenen Position. Solange diese Vorrichtung aktiv ist, kann die Schutzeinrichtung nicht geöffnet werden.
Verriegelungseinrichtungen mit Zuhaltung kommen dann zum Einsatz, wenn der Bediener einer Maschine beim betriebsmäßigen Öffnen von verriegelten Schutzeinrichtungen vor noch nicht abgeklungenen Gefährdungen, wie z. B. vor gefährlichen Nachlaufbewegungen geschützt werden muss. Typische Anwendungsfälle sind z. B. zu öffnende Türen, Deckel und Gehäuseteile, nach deren Öffnen nachlaufende Spindeln, Schneid- und Mischelemente, Walzen, Zahnräder oder Ketten zu Verletzungen führen können. Sinnvoll ist aber auch das Zuhalten von Schutzeinrichtungen, bis andere Gefährdungen, wie z. B. berührungsgefährliche Spannungen, Gefahrstoffkonzentrationen usw. abgeklungen sind.
Das Signal zum Entsperren der Zuhaltung kommt von sicherheitsbezogenen Komponenten (z. B. sicherer Stillstandswächter) der Maschinensteuerung. Dieses Signal kann z. B. durch Stillstandswächter oder Zeitglieder generiert werden.
Ein anderer Grund für den Einsatz von Verriegelungseinrichtungen mit Zuhaltung besteht darin zu verhindern, dass der Produktionsprozess zu jedem beliebigen Zeitpunkt durch einen Eingriff des Bedieners unterbrochen werden kann. Dies kann aus verfahrenstechnischen oder auch wirtschaftlichen Gründen unerwünscht sein. Deshalb kommen Verriegelungseinrichtungen mit Zuhaltung u. a. auch dort zum Einsatz, wo keine gefährlichen Nachlaufbewegungen auftreten. Unabhängig davon müssen die Anforderungen an die Verriegelungseinrichtung eingehalten werden.
Die grundsätzliche Wirkungsweise einer mechanisch formschlüssigen Zuhaltung zeigt Abbildung 19. Die Stellung der beweglichen Schutzeinrichtung und die Lage des mechanischen Sperrbolzens werden in diesem Beispiel durch zwangsöffnende Positionsschalter (S1 und S2) überwacht. In der Betriebsart "Antrieb eingeschaltet" (Abbildung 19a) ist die Schutzeinrichtung geschlossen und die Zuhaltung in Sperrstellung. Beide Positionsschalter S1 und S2 sind nicht betätigt. Die Öffnerkontakte sind geschlossen. Die Schutzeinrichtung kann nicht geöffnet werden.
Wird der Antrieb abgeschaltet (Abbildung 19b), darf es erst dann möglich sein die Sperrstellung der Zuhaltung aufzuheben, wenn die gefahrbringenden Bewegungen/Zustände beendet sind. Die Auswahl der zeit- oder bewegungsabhängigen Systeme muss entsprechend der Risikobeurteilung erfolgen. Sobald der Antrieb steht (Abbildung 19c), und das Freigabesignal gegeben wird, kann die Zuhaltung entsperrt werden. Der Positionsschalter S2 ist betätigt und sein Öffnerkontakt geöffnet. Beim anschließenden Öffnen der Schutzeinrichtung (Abbildung 19d) wird der Positionsschalter S1 betätigt und dessen Öffnerkontakt ebenfalls geöffnet.
Kann der Sperrbolzen die Zuhalteposition einnehmen ohne dass sich die Schutztür in der geschlossenen Stellung befindet (Abbildung 19e), ist die Sicherheitsfunktion nur noch durch die Stellungsüberwachung der Schutztür (Schalter S1) gewährleistet.
Es ist zu beachten, dass in Abbildung 19 das Funktionsprinzip einer Zuhaltung nur schematisch dargestellt wird. In der Regel werden Zuhaltungen als fertiges Zulieferteil bezogen.
Ist die Zuhaltung so konstruiert, dass das Sperrmittel ausschließlich bei geschlossener Schutzeinrichtung die "Zuhalteposition" einnehmen kann, so kann auf die Stellungsüberwachung der Schutzeinrichtung verzichtet werden - diese Eigenschaft wird auch als Fehlschließsicherung bezeichnet (Abbildung 20).
Bei den Zuhaltungen, die zwangsläufig wirkende Kontakte zur Überwachung des Sperrmittels beinhalten, sind die Kontakte, die zur Einbindung in den Sicherheitskreis geeignet sind, in der Dokumentation mit dem in Abbildung 21 dargestellten Symbol gekennzeichnet.
3.5.1
Funktionsprinzipien von Zuhaltungen
3.5.1.1
Mechanische Zuhaltung nach dem Ruhestromprinzip
Eine mechanische Zuhaltung nach dem Ruhestromprinzip ist eine Zuhaltung, bei der eine Schutzeinrichtung durch ein federkraftbetätigtes Sperrmittel in Schutzstellung gehalten wird und die Entsperrung durch Betätigen eines Elektromagneten erfolgt. Diese Zuhaltungen arbeiten nach dem Ruhestromprinzip. Bei Spannungsausfall kann die Schutzeinrichtung nicht unmittelbar geöffnet werden, d. h. die Zuhaltefunktion ist weiterhin gewährleistet. Deshalb sollte dieses Funktionsprinzip aus Sicherheitserwägungen bevorzugt angewandt werden (Abbildung 22).
3.5.1.2
Mechanische Zuhaltung nach dem Arbeitsstromprinzip
Eine mechanische Zuhaltung nach dem Arbeitsstromprinzip ist eine Zuhaltung, bei der die Schutzeinrichtung durch ein elektromagnetisch betätigtes Sperrmittel in Schutzstellung gehalten wird und die Entsperrung durch Federkraft erfolgt. Diese Zuhaltungen arbeiten nach dem Arbeitsstromprinzip. Bei Spannungsausfall bzw. beim Betätigen des Hauptschalters kann die Schutzeinrichtung unmittelbar geöffnet und in den Gefahrbereich eingegriffen werden. Deshalb dürfen elektromagnetisch betätige Zuhaltungen nur in besonderen, in Abhängigkeit von der Risikobeurteilung begründbaren Fällen, eingesetzt werden (Abbildung 23).
3.5.1.3
Elektromagnetische Zuhaltung nach dem Arbeitsstromprinzip
Eine elektromagnetische Zuhaltung nach dem Arbeitsstromprinzip ist eine Zuhaltung, bei der die Schutzeinrichtung durch einen Elektromagneten in Schutzstellung gehalten wird und bei der das Entsperren durch stromlos schalten dieses Elektromagneten erfolgt. Der integrierte Sensor dient zur Stellungsüberwachung der Schutzeinrichtung und ist Bestandteil der Verriegelungseinrichtung.
Diese Zuhaltungen arbeiten nach dem Arbeitsstromprinzip. Bei Spannungsausfall bzw. beim Betätigen des Hauptschalters kann die Schutzeinrichtung unmittelbar geöffnet und in den Gefahrbereich eingegriffen werden. Zuhaltungen nach dem Arbeitsstromprinzip dürfen nur in Abhängigkeit von der Risikobeurteilung begründbaren Fällen eingesetzt werden.
Gegenüber elektromechanischen Zuhaltungen besitzen diese Zuhaltungen keine sich bewegenden Teile. Sie lassen sich leicht reinigen.
Zuhaltungen nach diesem Wirkprinzip erfordern eine permanente Überwachung der Zuhaltekraft. Bei Unterschreitung einer spezifizierten Zuhaltekraft werden die Sicherheitsausgänge abgeschaltet bzw. nicht eingeschaltet (Abbildung 24).
3.5.2
Zusatzfunktionen
Im Rahmen der Risikobeurteilung durch den Maschinenhersteller kann es notwendig sein, die Zuhaltung manuell entsperren zu können. Dies kann beispielsweise erforderlich sein, um einer eingeschlossenen Person die Flucht aus dem Gefahrenbereich zu ermöglichen oder im Notfall bzw. Fehlerfall den Zugang zum Gefahrenbereich zu ermöglichen.
Die Auswahl und der Einsatz der folgenden Zusatzfunktionen richten sich nach dem konkreten Anwendungsfall oder den Festlegungen einer Produktnorm. Die Betätigung von Hilfsentriegelung, Fluchtentriegelung oder Notentsperrung führen zu einem Öffnen der Kontakte zur Stellungsüberwachung des Sperrmittels. Dabei ist z. B. mit nachlaufenden Maschinenbewegungen zu rechnen.
Die drei aufgeführten Zusatzfunktionen sind ergänzende Schutzmaßnahmen und keine Sicherheitsfunktionen im Sinne der funktionalen Sicherheit.
3.5.2.1
Hilfsentriegelung
Wie schon erläutert, kommen für Sicherheitsanwendungen bevorzugt federkraftbetätigte Zuhaltungen zum Einsatz. Bei Spannungsausfall hat der Bediener also keinen Zugang zum Gefahrenbereich. Aus sicherheitstechnischer Sicht ist das korrekt, aber es kann trotzdem erforderlich sein, eine Schutztür öffnen zu können. Die Hilfsentriegelung ermöglicht eine Freigabe der Zuhaltefunktion unabhängig vom Zustand einer elektrischen Entsperrvorrichtung durch manuelle Betätigung mit einem Werkzeug oder Schlüssel.
3.5.2.2
Fluchtentriegelung
Ist der Gefahrenbereich hinter der Schutzeinrichtung begehbar, kann die Zuhaltung mit einer manuell zu betätigenden Fluchtentriegelung versehen werden. Die Fluchtentriegelung ermöglicht ein Aufheben der Zuhaltefunktion von der Fluchtseite (Gefahrenbereich) ohne Hilfsmittel, z. B. nach einem unbeabsichtigten Zufallen der Tür.
3.5.2.3
Notentsperrung
Wenn entsprechend Risikobeurteilung ein schnelles Eingreifen von außen in den Gefahrbereich erforderlich ist, kann man Zuhaltungen mit einer Notentsperrung einsetzen. Die Notentsperrung ermöglicht das Öffnen der Schutzeinrichtung ohne weitere Hilfsmittel wie Werkzeug oder Schlüssel, wie der Name es schon sagt, im sog. Notfall. Dies kann z. B. für den schnellen Zugang von Rettungskräften oder der Feuerwehr bei ausgeschalteter Anlage erforderlich sein. Hierbei ist zu beachten, dass die Notentsperrung so konstruiert ist, dass nach deren Betätigung der bestimmungsgemäße Weiterbetrieb der Zuhaltung blockiert ist. Das Aufheben der Blockierung und das Wiederherstellen des betriebsbereiten Zustandes müssen einen einer Reparatur vergleichbaren Aufwand erfordern. Damit soll ein missbräuchliches Außerkraftsetzen der Zuhaltefunktion im normalen Betrieb einer Maschine erschwert werden.