Berührungslos und sicher

Sicherheitssensorik – Immer häufiger ersetzen Sensoren die bewährten elektromechanischen Schaltgeräte. Für Aufgaben der Maschinensicherheit sind dazu Spezialisten gefragt.

10. Juni 2011

Ein Trend in vielen Bereichen der Industrie ist der zunehmende Ersatz von elektromechanischen Schaltgeräten durch Sensoren, auch und gerade in der Sicherheitstechnik. Neben den Standard- Anwendungsfällen in der Maschinensicherheit gibt es dabei jedoch auch Einsätze, die besondere Anforderungen an diese Sensoren stellen, zum Beispiel in Bezug auf die Vibrationsfestigkeit, die Schutzart und den Explosionsschutz. So suchte zum Beispiel ein führender Hersteller von Schiffstechnik für die Abfrage der Position einer Luke einen Sensor, der eine hohe Schutzart aufweist und auch unter den permanenten Vibrationen durch den Schiffsdieselmotor ein hohes Maß an Verfügbarkeit bietet. Das Unternehmen wandte sich deshalb an den Schaltgerätehersteller Steute in Löhne, einen Spezialisten für Sicherheitssensoren für Anforderungen jenseits des Standards.

Für diese spezielle Anwendung empfahlen die Ostwestwalen den Einsatz des Sicherheitssensors HS Si4, der zu diesem Zeitpunkt gerade ins Programm aufgenommen worden war. Dieses berührungslos wirkende Schaltgerät arbeitet nicht auf Magnetschalterbasis, sondern nutzt drei Hall-Sensoren zur Detektion des Betätigers. Dieses Wirkprinzip ermöglicht unter anderem eine sehr kompakte Bauweise. So ist der Sensor mit den Maßen 40,5 x 20 x 12 Millimeter deutlich kompakter als die bislang kleinsten Sicherheitsmagnetsensoren der Reihe RC Si des Unternehmens. Zudem bietet der Sensor einen hohen Schaltabstand.

Robuste Lösung

Die entscheidenden Eigenschaften in diesem Falle waren jedoch die hohe Erschütterungsfestigkeit sowie der weite Einsatztemperaturbereich von -20 bis +70 Grad Celsius. Der Sicherheitssensor steht in zwei Kontaktvarianten mit je einem Öffner und Schließer bzw. mit zwei Öffnern zur Verfügung. Die vergossene Anschlussleitung für die Halbleiterausgänge gewährleistet die hohe Schutzart IP 67 des Schaltgeräts. Entwickelt wurde der Sensor ursprünglich für die Stellungsüberwachung von Schutztüren von stark vibrierenden Maschinen. Hier gibt der große Schaltabstand zusätzliche Freiheiten bei der Gestaltung von trennenden beweglichen Schutzeinrichtungen.

Besondere Anforderungen werden je nach Anwendung auch an Magnet-Sicherheitssensoren gestellt. Diese mehrkanaligen Sensoren werden durch einen codierten Magneten betätigt. Dieses berührungslose und verschleißfreie Wirkprinzip ist besonders dort von Vorteil, wo starke Verschmutzungen auftreten oder strenge Hygiene- Vorschriften zu erfüllen sind, weil sich die Sensoren einfach reinigen lassen und es keine Totzonen gibt, in denen sich Schmutzreste ablagern könnten. Ein weiterer Vorteil ist die Möglichkeit des verdeckten Einbaus hinter nicht magnetischen Materialien. So lassen sich Arbeitsflächen und Ablagebereiche ohne Schmutzkanten und sonstige funktionsbedingte Aussparungen oder Aufbauten gestalten.

Für solche Anwendungen bietet Steute zum Beispiel die Magnet- Sicherheitssensoren RC Si M30 in Zylinderbauform sowie RC Si 56, dessen rechteckiges Gehäuse sich bestens zum Anbau an die Aluminium-Profilsysteme von Maschinenumhausungen eignet. Weitere Einsatzgebiete für die Reihe RC Si sind Anwendungen, bei denen ein präzises Anfahren nicht möglich ist und deshalb größere Toleranzen gefordert sind.

Für Einsätze von Sicherheitssensoren, bei denen die Schutzart IP 67 nicht ausreicht, etwa in hygienesensiblen Bereichen wie in der Lebensmittelproduktion, wo die Anlagen oft regelmäßig mit dem Hochdruckreiniger gesäubert werden müssen, sind einige Baureihen von Schaltgeräten zusätzlich nach Schutzart IP 69K klassifiziert und entsprechend geprüft, darunter die erwähnten Magnet- Sicherheitssensoren RC Si M 30 und RC Si 56. Dazu wurden die Geräte im Test mit einem ungefähr 80 Grad Celsius heißen Wasserstrahl mit 100 bar Druck aus 100 Millimeter Entfernung und unterschiedlichen Richtungen beaufschlagt.

Sicher vor Explosionen

Besondere Anforderungen an Sicherheitsschaltgeräte gelten auch in staub- und gasexplosionsgefährdeten Bereichen, und auch in diesem Bereich geht der Trend deutlich zu einem vermehrten Einsatz von Sensorik. Zur Wahl stehen dabei Sicherheitssensoren auf Magnetschalterbasis und mit Hall-Sensoren. Zum Beispiel erfüllt die Ex-Version des HS Si 4 die Anforderungen der Gerätekategorie 2G/D und kann somit in der Gas-Ex-Zone 1 und der Staub- Ex-Zone 21 eingesetzt werden. Entsprechende Ex-Ausführungen gibt es zudem für die Baureihen RC Si M 30 und RC Si 56, sodass auch hier ein breites Spektrum an Möglichkeiten für die berührungslose Schutztürüberwachung zur Verfügung steht.

Höchste Sicherheit

Den Einsatz für Sicherheitsaufgaben nach DIN VDE 0660-209 bis zur Kategorie SIL 3 nach IEC 61508, Performance Level (PL) e nach EN ISO 13849-1 und PDF-M nach EN 60947-5-3 ermöglichen die vorgestellten Sicherheitssensoren in Verbindung mit einem Schutztürwächter, der die sichere Signalauswertung übernimmt. Für diese Aufgabe bietet Steute zum Beispiel den Auswertebaustein SRM 21 RT 2. Das Modul verfügt unter anderem über zwei Freigabepfade, einen Rückführkreis und einen Transistorausgang als Meldekontakt. Es können maximal zwei Kontakte angeschlossen werden, wahlweise als Öffner/Öffner oder als Öffner/Schließer-Kombination.

Auf einen Blick

- Die Sicherheitssensoren des Schaltgerätespezialisten Steute eignen sich für die Absicherung von seitlich verschiebbaren, drehbaren und besonders abnehmbaren Schutzeinrichtungen, die geschlossen sein müssen, um die erforderliche Betriebssicherheit zu gewährleisten.

- Speziell entwickelte Varianten ermöglichen den Einsatz bei extremen Umgebungsbedingungen, in explosionsgefährdeten oder hygienesensiblen Bereichen sowie in stark verschmutzten Produktionszonen.