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Er muss stimmen

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Nicht jeder Sicherheitsschalter eignet sich für jede Anwendung

Ein schwerer Unfall eines Anlagenbedieners ist Anlass, die richtige Auswahl und regelmäßige Prüfung von Sicherheitsschaltern/Positionsschaltern zu thematisieren. Zu dem Unfall kam es, weil der Sicherheitsschalter ausgefallen war. Verschmutzungen waren unbemerkt in den Schalter eingedrungen und hatten mechanische Teile zerstört. Das verwendete Modell war für die dortigen Umgebungsbedingungen nicht geeignet.

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Anlagenbediener B. hatte alles richtig gemacht, als er den Teigmischer reinigen wollte: Als Erstes hatte er den Mischer am Schalttableau ausgeschaltet. Dann erst hob er den Schutzdeckel an, der durch einen Sicherheitsschalter gesichert war. Doch dann geschah, was eigentlich nicht möglich sein sollte: Das Rührwerk setzte sich unvermittelt in Bewegung. Die Knethaken erfassten B.s linke Hand inklusive Unterarm, zogen sie ein und quetschten sie. Er erlitt schwere Brüche, Schnittverletzungen und Quetschungen an Hand und Unterarm. Ein Finger musste amputiert werden. 

Warum es zu dem Unfall kommen konnte

Die Unfalluntersuchung ergab: Der Sicherheitsschalter hatte den Stromkreis der Antriebssteuerung beim Öffnen des Deckels nicht wie vorgesehen unterbrochen – obwohl der Betätiger aus dem Schalter gezogen worden war. Ein Kollege, der nicht wusste, dass B. gerade die Maschine reinigte, hatte sie eingeschaltet. Aufgrund des defekten Schalters lief sie an. Es stellte sich heraus, dass der Schalter für den Einsatz unter den dort vorherrschenden Umgebungsbedingungen nicht geeignet war. 

In die Öffnung für den Betätiger konnte mit der Zeit immer wieder Mehlstaub eindringen. Die eingedrungenen Verschmutzungen führten im Innern des Schalters schließlich dazu, dass der Betätiger aus dem Schalter gezogen werden konnte, ohne dass das vorgesehene Abschaltsignal erzeugt wurde. Eine regelmäßige Sicht- und Funktionsprüfung des Schalters hatte nicht stattgefunden. 

Welcher Schalter für welchen Einsatz?

Bei Sicherheitsschaltern unterscheidet man zwei Technologieformen: elektromechanische Positionsschalter und Näherungsschalter. Bei elektromechanischen Positionsschaltern wird der Schaltvorgang mechanisch eingeleitet, wenn der Betätiger bewegt wird. Bei Näherungsschaltern geschieht dies ohne mechanischen Kontakt zwischen Betätiger und Schalter. Hier erkennen Sensoren im Schalter den Betätiger. Dies geschieht meist auf magnetischer Basis oder mittels Funktechnologie (RFID). Sowohl elektromechanische Positionsschalter als auch Näherungsschalter können einen unkodierten bzw. kodierten Betätiger haben, sodass es insgesamt vier Bauarten von Schaltern gibt. Eine Übersicht enthält die Tabelle. 

Die Bauart spielt bei der Auswahl einer Verriegelungseinrichtung, deren Hauptbestandteil der Sicherheitsschalter ist, eine entscheidende Rolle. DieAuswahl erfolgt auf der Grundlage einer Risikobeurteilung an der abzusichernden Gefahrenstelle. Hierbei ist auch die mechanische Beanspruchung des Schalters zu beachten. 

Eine übermäßige Beanspruchung führt zu Beschädigungen, die die Funktion des Schalters negativ beeinflussen können. So dürfen Sicherheitsschalter nicht als mechanischer Anschlag für bewegliche Schutzeinrichtungen verwendet werden. Bei der Wahl des richtigen Schalters müssen auch unbedingt die zu erwartenden betrieblichen Umgebungsbedingungen berücksichtigt werden. Dazu gehören Einflüsse wie Temperatur, Staub, Feuchtigkeit, Korrosion durch Salze, Säuren oder Laugen, Schwingungen und Stöße, mechanische Festigkeit sowie elektromagnetische Einflüsse. Die Schalter müssen allen vorhersehbaren Umgebungseinflüssen während ihrer Lebensdauer standhalten. 

Auch die Schutzart des Schalters spielt eine wichtige Rolle, also der Schutz gegen das Eindringen von festen Fremdkörpern und Flüssigkeiten in das Gehäuse. Für bestimmte Umgebungsbedingungen sind Mindestschutzgrade normativ festgelegt. Die Kennzeichnung der Schutzart erfolgt über die Buchstaben IP und zwei Kennziffern, z. B. IP 56. 
 

Warum der Schalter ungeeignet war

Bei dem geschilderten Unfall haben starke Verschmutzungen an der Mechanik im Schalterinneren bewegte Teile zerstört, was zu einem Ausfall des Schalters geführt hat. Es handelte sich um einen elektromechanischen Positionsschalter der Bauart 2. Bei dem Mischer ist vor allem mit Mehlstaub und Feuchtigkeit zu rechnen, die in den Schalter eindringen können. Durch die Schutzart IP 67 ist die Elektrik des Schalters ausreichend vor dem Eindringen von Staub oder Flüssigkeiten geschützt. Wichtig: Die Schutzart bezieht sich ausschließlich auf den elektrischen Einbauraum des Schalters. Der Schalter weist aber technologiebedingt eine Öffnung für den Betätiger auf. Durch diese Öffnung können Verschmutzungen zu den mechanischen Teilen dringen. Eine korrekt durchgeführte Risikobeurteilung hätte dazu geführt, statt des elektromechanischen Positionsschalters der Bauart 2 einen Näherungsschalter der Bauart 4 zu verwenden. 

Diesen hätten die vorhandenen Umgebungseinflüsse nicht negativ beeinflusst. Der Betrieb hat inzwischen sämtliche Sicherheitsschalter an den Teigmischern ausgetauscht. 

 

Bauarten
Bauart 1
Bauart 2
Bauart 3
Bauart 4
Elektromechanische Schalter
Näherungsschalter
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Betätiger und Schalter sind zusammengefügt, z.B. Rollenschalter, Stößelschalter, Scharnierschalter Betätiger (Schaltzunge) und Schalter sind zwei getrennte Bauteile Sensoren im Schalter erkennen den Betätiger berührungslos - meist auf magnetischer Basis oder mittels Funktionstechnologie (RFID).
unkodiert
kodiert
unkodiert
kodiert
Die Kodierung von Sicherheitsschaltern der Bauarten 2 und 4 erfolgt durch speziell gestaltete Betätiger.
Man unterscheidet 3 Kodierungsstufen:
Niedrig: kodierter Betätiger mit 1 bis 9 Kodierungsmöglichkeiten
Mittel: kodierter Betätiger mit 10 bis 1.000 Kodierungsmöglichkeiten
Hoch: kodierter Betätiger mit mehr als 1.000 Kodierungsmöglichkeiten

Nicht vernachlässigen: regelmäßige Funktionsprüfung

Regelmäßige Prüfungen hätten im geschilderten Fall helfen können, den Ausfall des Sicherheitsschalters rechtzeitig zu erkennen und den Unfall so zu verhindern. Um sicherzustellen, dass die Sicherheitsschalter gefahrbringende Maschinenfunktionen wie vorgesehen abschalten, muss ihre Wirksamkeit regelmäßig durch Sicht- und Funktionsprüfungen überprüft werden (§ 4 Abs. 5 BetrSichV, TRBS 1201). Bewährte Prüffristen für unterschiedliche Arbeitsmittel enthält die TRBS 1201 "Prüfungen von Arbeitsmitteln und überwachungsbedürftigen Anlagen". 

Was wird alles überprüft?

  • Gegebenenfalls die Leichtgängigkeit des Betätigers 
  • Die korrekte Schaltfunktion 
  • Sind Leitungseinführung, Leitungsanschlüsse und Schaltergehäuse unversehrt? 
  • Die sichere Funktion der gesamten Schutzeinrichtung 
  • Sind Schalter und Betätiger richtig befestigt? 
  • Weist der Schalter Verschmutzungen auf, die ihn negativ beeinflussen können? 

Beschädigte oder defekte Sicherheitsschalter sind auszutauschen. 

Geprüfte Sicherheitsschalter

Damit Positionsschalter in Sicherheitsfunktionen eingesetzt werden können, müssen sie Anforderungen erfüllen, die in europäischen Normen (DIN EN 60947-5-1 und -3) und berufsgenossenschaftlichen Grundsätzen zur Prüfung und Zertifizierung (GSET-14 und -15) festgelegt sind. Es wird empfohlen, nur Sicherheitsschalter einzusetzen, bei denen der Hersteller nachweisen kann, dass er die beschriebenen Anforderungen einhält. Der Nachweis erfolgt durch eine Baumusterprüfbescheinigung einer akkreditierten Stelle. 

Funktion von Sicherheitsschaltern

Sicherheitsschalter/Positionsschalter schalten gefahrbringende Maschinenfunktionen ab, z. B. wenn eine Schutztür geöffnet wird. Sie sind Teil der Verriegelungseinrichtung. Sie kommen zum Einsatz, wenn Gefährdungen an Maschinen nicht konstruktiv beseitigt werden können und bewegliche trennende Schutzeinrichtungen, also Schutzabdeckungen, Schutztüren oder Schutzklappen, verwendet werden. Sicherheitsschalter übernehmen dann die Stellungsüberwachung der Schutzeinrichtungen. 

Sicherheitsschalter richtig wählen. 
Bei der Auswahl von Verriegelungseinrichtungen/Sicherheitsschaltern sind u. a. folgende Punkte zu berücksichtigen: 

  • Zu erwartende betriebliche Umgebungsbedingungen
  • Ausreichendes Schaltvermögen
  • Gebrauchslage
  • Anfahrrichtung und Anfahrgeschwindigkeit
  • Mechanische Lebensdauer
  • Erforderliche Maßnahmen zum Schutz gegen Manipulation
  • Kodierungsstufe (Kodierung niedrig, mittel oder hoch)
  • Eignung für die Kaskadierung 


Zusätzliche Kriterien für Näherungsschalter

  • Performance Level bzw. SIL CL
  • Schaltabstände zwischen Sensor und Betätiger
  • Abstimmung der Komponenten

Weitere Informationen finden Sie in der DGUV Information 203-079 „Auswahl und Anbringung von Verriegelungseinrichtungen“

Geschäftsbereich Prävention

0621 4456-3420

Allgemeine Informationen zum Geschäftsbereich Prävention

praevention@bgn.de