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Sicherheitsnorm für Drehmaschinen lässt sich leicht erfüllen

Moderne Betriebsartenwahl nach der neuen Norm
Sicherheitsnorm für Drehmaschinen lässt sich leicht erfüllen

Mit einem ganz neuen Ansatz zur Anwahl einer Betriebsart bei Drehmaschinen lässt sich sehr einfach die Anforderung aus der neuen Sicherheitsnorm für Drehmaschinen erfüllen, es kann aber auch noch viel mehr erreicht werden. Insbesondere das neue EKS FSA von Euchner passt hervorragend in bereits bestehende Elektrokonstruktionen.

Seit Oktober 2010 hat sich die Normenlage in der Sicherheitstechnik für Drehmaschinen stark geändert. Waren es bisher mehrere Normen, die für die verschiedenen Typen von Maschinen die notwendigen Bedingungen für die Sicherheitstechnik vorgaben, ist es jetzt nur noch eine einzige, die EN ISO 23125 (Werkzeugmaschinen – Sicherheit – Drehmaschinen).

Mit der Einführung der neuen Norm gelten nun im Wesentlichen für alle Typen von Drehmaschinen dieselben Anforderungen. Und dies auch in allen Ländern, die diese ISO in ihre nationalen Normen übernommen haben. Zudem ist die EN ISO 23125 in der EU unter der Maschinenrichtlinie gelistet. Dies bedeutet somit automatisch, dass auf eine Konformität zum Gesetz, also der Maschinenrichtlinie, geschlossen werden darf, sofern alle Anforderungen beachtet und erfüllt wurden.
Ganz einheitlich ist die Sicherheitstechnik für die verschiedenen Arten von Drehmaschinen dann aber doch nicht geworden. Man unterscheidet 4 Typen von Maschinen: die Bauarten 1 bis 4.
Bauart 1 sind komplett handgesteuert Maschinen und besitzen überhaupt keine numerische Steuerung. Die Bauart 2 beschreibt ebenfalls handgesteuerte Drehmaschinen, nun aber mit begrenzten numerischen Steuerungsfähigkeiten. Diese beiden Maschinentypen sind bezüglich der Anwahl einer Betriebsart nicht kritisch, denn es ist nur manueller Betrieb bzw. eingeschränkter automatischer Betrieb möglich.
Zur Anwahl dieser beiden Betriebsarten sind keine besonderen Anforderungen an die zu verwendende Sicherheitstechnik gestellt. Unabhängig davon müssen natürlich auch hier alle anderen gewohnten sicherheitstechnischen Details, wie die Absicherung durch Schutzverdecke oder der Schutz gegen unerwarteten Anlauf der Maschine, beachtet werden.
Interessanter im Zusammenhang mit einer Betriebsartenanwahl sind die Bauarten 3 und 4. Dies sind numerisch gesteuerte Drehmaschinen und Drehzentren bzw. Einzel- oder Multispindel-Drehautomaten. Diese Art von Maschinen wird natürlich vorwiegend im Automatikbetrieb genutzt. Deshalb ist dann ein Einrichtbetrieb laut Tabelle 2 der Norm obligatorisch.
Unterschiedlichen Betriebsarten: Was hat es damit auf sich?
Die Betriebsart 0 ist der manuelle und die Betriebsart 1 ist der automatische Betrieb. Bei der Betriebsart 2 handelt es sich um Einrichtbetrieb und bei der vierten definierten Betriebsart handelt es sich um die Betriebsart Service.
Leider haben sich die Normensetzer nicht zu einer Nummerierung der Betriebsart Service durchringen können, andererseits wird so die Besonderheit dieser Funktion deutlich gemacht. Sie ist übrigens bei keiner Maschine obligatorisch sondern immer nur eine optionale Lösung.
Die Betriebsart Einrichten dagegen muss bei den Maschinen der Bauart 3 oder 4 immer vorhanden sein. Eine Erklärung zum Einrichtbetrieb selbst ist sicherlich nicht notwendig, denn auch wenn diese Betriebsart noch nicht an allen Maschinen verwirklicht ist, dürfte der Nutzen für den Anwender schon aus der Benennung klar hervorgehen.
Ganz neu ist der Servicemode. Dieser ist dazu gedacht, dass das Servicepersonal des Herstellers eine ganz besondere Betriebsart einstellen kann und damit eben auch die unumgänglichen Wartungsarbeiten unter Umständen unter Abschaltung nahezu der gesamten Sicherheitstechnik erledigen kann.
Doch zurück zur Anwahl der Betriebsarten. In der Tabelle 2 der EN ISO 32125 ist aufgelistet, welche Betriebsarten für die verschiedenen Bauarten verwendet werden müssen bzw. können. Zur Betriebsart 2, dem Einrichtbetrieb und auch zur optionalen Betriebsart Service ist eine Fußnote in dieser Tabelle angeführt, die besagt, dass diese beiden Betriebsarten nur entsprechend ausgebildetem Personal mittels Schlüsselschalter zugänglich sein sollen, wobei der Schlüsselschalter natürlich auch durch andere Zugangsmechanismen ersetzt werden kann.
Zudem erläutert wird in der Fußnote, dass nicht einfach nur ein einziger Schlüssel eingesteckt werden darf, der für jedermann zugänglich ist, sondern dass es unterschiedliche Schlüssel geben soll, damit entsprechend der Ausbildung des Maschinenbedieners auch nur diejenigen Funktionen zur Verfügung stehen, die der entsprechende Besitzer des Schlüssels nutzen darf. Hierin liegt dann auch ein gewisser organisatorischer Aufwand, den der Maschinenbetreiber letztendlich erbringen muss, indem die Schlüssel verwaltet werden.
Eine genauere Erläuterung zu den Bedingungen zur Anwahl der Betriebsart gibt dann der Abschnitt 5.2.4.1 der Norm. Als erstes wird hier die grundsätzliche Forderung der Maschinenrichtlinie aufgegriffen, die dieses Gesetz im Anhang I im Abschnitt 1.2.5 stellt. Diese besagt, dass die Maschine mit einem in jeder Stellung abschließbaren Steuerungs- und Betriebsartenwahlschalter ausgestattet sein muss.
Darüber hinaus wird noch vorgegeben, dass die Betriebsart klar erkennbar sein muss, was sich bei einem Schlüsselschalter natürlich rein aus der Stellung dieses Schalters ergibt. Wenn eine andere Art der Anwahl gewählt wurde, kann diese in einem Display oder an Leuchten angezeigt werden. In den darauf folgenden Abschnitten der Norm werden dann die Anforderungen an den Schutz des Bedieners aufgelistet.
Elektronisches Schlüsselsystem für die Anwahl der Betriebsarten
Beim Einrichten und im Servicebetrieb sind typischerweise die Schutzeinrichtungen einer Maschine geöffnet. Dies stellt erhöhte Anforderungen an die Anwahl, denn diese Betriebsarten führen zu einer höheren Gefährdung des Bedieners, als ein Betrieb mit geschlossenen Schutzabdeckungen. Aus diesem Grund wird für die Auswahlfunktion der Betriebsart im Abschnitt 5.11 ein Performance Level (PL) nach EN ISO 13849–1 von mindestens c gefordert. Der Grund dafür ist sicherlich, dass die Ausfallswahrscheinlichkeit eines Teils der Sicherheitskette, durch den ja unter Umständen eine gefährliche Betriebsart permanent angewählt bleiben würde, verringert werden soll.
Der PL c wird typischerweise durch einen Aufbau einer Schaltung entsprechend der Kategorie 1, also einkanalig, erreicht. Hierzu sind laut EN ISO 13849–1 sicherheitstechnisch bewährte Prinzipien, wie bspw. das der Zwangsbetätigung zu nutzen.
Für die Umsetzung der Anforderungen aus der neuen Norm bietet das Electronic Key System (EKS) aus dem Hause Euchner Abhilfe. Die Ausführung für sicherheitstechnische Applikationen, das EKS FSA, bietet sicherheitstechnische Prinzipien, dass durch ein Baumusterprüfzeugnis der Berufsgenossenschaft bestätigt ist.
Das Gerät selbst dient nicht zur Anwahl einer Betriebsart, es erlaubt den Zugang zu einer Betriebsartenanwahl. Trotz dessen ist ein großer Teil der Sicherheitstechnik bereits integriert.
Das EKS, welches bis dato vor allem im Automobilbereich zum Einsatz kommt, besteht aus einer Lesestation, in die ein elektronischer Schlüssel in Form eines Chips mit einem Transponder eingesteckt werden kann. Dessen Dateninhalt wird an eine Steuerung mittels Bus oder serieller Schnittstelle übermittelt. Auf dem Schlüssel lassen sich beliebige Daten, die Berechtigungen für einen Benutzer charakterisieren, speichern und in der Steuerung verarbeiten.
Dieses System dient vor allem dazu, um Benutzerberechtigungen erkennen zu können. Somit haben wir einen Teil des Auswahlsystems zur Betriebsartenwahl bereits in diesem System, nämlich die Berechtigung eines Anwenders.
Allerdings ist dieses im Sinne der Maschinensicherheit nach EN ISO 13849–1 noch nicht sicher. Es lag jedoch nahe für das EKS eine zusätzliche Sicherheit in Form eines zweiten Kanals einzubauen. Auf diese Weise ist zwar nicht die Anwahl, sehr wohl aber die Abwahl einer Betriebsart gesichert. Der Unterschied zwischen Anwahl und Abwahl liegt darin, dass zum Anwählen einer Betriebsart das EKS alleine nicht ausreichend ist. Es muss noch ein zweites Element, wie bspw. die Steuerung der Maschine dazu kommen. Zum Abwählen dagegen ist das zweikanalige System EKS FSA schon allein ausreichend.
Einen Mehraufwand für den Einsatz des EKS FSA gibt es typischerweise nicht, da der Steuerung die Wahl einer Betriebsart ohnehin signalisiert werden muss. Nun wird stattdessen die Berechtigung, die auf dem Speicher des EKS FSA hinterlegt ist, mitgeteilt und über die vorhandene Benutzerschnittstelle, also Display und die Tastatur, die tatsächlich gewünschte Betriebsart eingestellt.
Somit kann ein Benutzer mit seinem elektronischen Schlüssel an die Anlage gehen, diesen einstecken und sich damit legitimieren. Die Steuerung gibt ihm dann die entsprechend seinem Kenntnisstand hinterlegte Berechtigung für verschiedene Betriebsarten frei und er wählt die jeweils passende aus, ohne dass der Schlüssel noch einmal ausgesteckt oder gar gegen einen zweiten getauscht werden muss. Dies bildet dann den ersten Kanal eines Systems.
Der zweite Kanal ist direkt im EKS FSA eingebaut. Somit sind jetzt zwei unabhängige Kanäle vorhanden, die sicherheitstechnisch sehr einfach ausgewertet werden können und es kann damit ein System der Kategorie 3 gebildet werden, mit dem dann der PL c ohne Probleme erreicht wird.
Weitere Einsatzmöglichkeiten des EKS FSA
Das EKS FSA kann aber noch mehr leisten, indem es die von der Norm beispielhaft dargestellten organisatorischen Dinge bspw. bezüglich Schulungen eines Mitarbeiters oder ähnlichem, unterstützt. So könnte auf dem Schlüssel auch ein Ablaufdatum für die Gültigkeit des Zugangs hinterlegt werden, so dass eine zugehörige Schulung regelmäßig wiederholt werden müsste, bevor die Berechtigung wieder freigeschaltet wird. Hierzu muss natürlich in der Steuerung die Möglichkeit geschaffen werden, solche ergänzenden Daten auswerten zu können. Und es muss ein System geschaffen werden, diese Daten auf den Schlüssel schreiben zu können.
Für die Betriebsart 2 würde dies zu weit gehen, da diese ein Nutzer einer Drehmaschine regelmäßig verwendet. Für den Servicemode aber, der teilweise unter besonders gefährlichen Bedingungen gefahren werden muss, ist es sicherlich eine gute Möglichkeit, Servicetechniker des Herstellers entsprechend zu schulen und erst danach auch für den Servicemode zu berechtigen.
Es lässt sich auch eine deutlich einfachere Realisierung ohne datentechnische Anbindung wählen, die auch für den Einrichtbetrieb hervorragend nutzbar ist. So gibt es das EKS inzwischen in einer Version, bei dem die Auswertung des Schlüsselinhaltes nicht mehr in der Steuerung, sondern im Gerät selbst passiert. Dieses Gerät nennt sich EKS light und es ist ebenfalls in einer Ausführung FSA, also für sichere Anwendungen, erhältlich.
Bei diesem EKS light FSA werden die Daten nicht mehr über einen Bus oder eine Schnittstelle an die Steuerung gesendet. Entsprechend dem Schlüsselinhalt werden direkt bis zu 4 Ausgänge gesetzt, die eine Berechtigung repräsentieren. Jetzt kann auch ohne Einsatz einer Steuerung praktisch direkt die Betriebsartenwahl freigegeben werden. Alternativ kann aber auch, durch die einfachere Auswertung von Eingängen gegenüber einem Datenstrom, in der Steuerung entschieden werden, welche Funktionalität freigegeben wird.
Ein weiterer Aspekt eines solchen elektronischen Schlüssels ist zudem nicht ganz zu vernachlässigen. Die verwendeten Schlüssel sind alle eindeutig identifizierbar – es gibt nur Unikate. In der „Vollversion“ des EKS kann diese eindeutige Schlüsselkennung in der Steuerung mitgeloggt werden. Damit kann einem Besitzer eines Schlüssels eindeutig die Verantwortung an der Maschine für einen bestimmten Zeitraum zugewiesen werden. Mit einem konventionellen Schlüssel ist nicht möglich, denn es kann nicht erkannt werden, wer den Schlüssel im Falle eines Falles in die falsche Position gedreht hat. Ein Besitzer eines elektronischen Schlüssels wird dadurch eher zurückhaltender beim Verleihen seines Schlüssels sein, als ein Besitzer eines mechanischen Schlüssels.
Alles in allem kann mittels eines EKS FSA, gleichgültig ob in der Version EKS light mit einfachen Ausgängen oder in der Version EKS mit serieller Schnittstelle oder Busanschluss, zum einen die sicherheitstechnische Forderung nach einem PL c aus der EN ISO 23125 erfüllt und zum anderen eine gute organisatorische Unterstützung mit technischen Mitteln erreicht werden.
Euchner GmbH + Co. KG www.euchner.de
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