Sicherheitsschütz vs. Standardschütz: Verständnis zwangsgeführter Kontakte und wann diese erforderlich sind

Einleitung: Wenn Kontaktschweißen zum fatalen Fehler wird

Ein Fertigungstechniker nähert sich einer Stanzpresse, um eine Materialverklemmung zu beseitigen. Der Not-Aus-Knopf wurde gedrückt, die Maschine scheint stromlos zu sein, und das Bedienfeld zeigt einen sicheren Zustand an. Er greift in den Pressraum. Ohne Vorwarnung senkt sich der 50-Tonnen-Stößel und zerquetscht seine Hand. Die Untersuchung ergibt den Schuldigen: ein verschweißter Hauptkontakt in einem Standard-Schütz, während sein Hilfskontakt dem Sicherheitsrelais fälschlicherweise “sicher” signalisierte. Hätte das System ein Sicherheitsschütz mit zwangsgeführten Kontakten verwendet, wäre der mechanisch verbundene Hilfskontakt offen geblieben, wodurch das falsche Sicherheitssignal und die Tragödie verhindert worden wären.

Dieses Szenario verdeutlicht, warum die Unterscheidung zwischen Sicherheits- und Standardschützen mehr als nur eine technische Spezifikation darstellt – es ist der Unterschied zwischen Konformität und Katastrophe. Bei VIOX Electric, einem führenden B2B-Hersteller von industriellen Elektrogeräten, entwickeln wir sowohl Standard- als auch sicherheitsbewertete Schütze, die auf die präzisen Anforderungen ihrer jeweiligen Anwendungen zugeschnitten sind. Dieser Artikel erläutert die kritischen mechanischen und elektrischen Unterschiede zwischen diesen beiden Schütztypen, wann Sicherheitsschütze gesetzlich vorgeschrieben sind und wie die Technologie der zwangsgeführten Kontakte genau den Fehlermodus verhindert, den Standardschütze nicht beheben können.

Was ist ein Standardschütz?

Ein Standardschütz ist ein elektromagnetisch betätigtes Schaltgerät zur Steuerung von elektrischen Stromkreisen, typischerweise Motoren, Beleuchtung, Heizelementen und Kondensatorbatterien. Diese industriellen Arbeitstiere bewältigen die sich wiederholenden Schaltzyklen, die manuelle Schalter schnell zerstören würden, was sie in der Automatisierung und Prozesssteuerung unverzichtbar macht.

Kernkomponenten und Funktionsprinzipien

• Elektromagnetische Spule: Das Steuerelement, das bei Erregung ein Magnetfeld erzeugt, um das Schütz zu betätigen. Erhältlich in verschiedenen Spannungsbereichen (24 VAC, 120 VAC, 230 VAC, 480 VAC), um den Anforderungen des Steuerungssystems zu entsprechen.
• Hauptstromkontakte: Hochleistungskontakte, die für das Schalten hoher Ströme ausgelegt sind. Dies sind typischerweise dreipolige Konfigurationen für die Drehstrommotorsteuerung, obwohl es auch einpolige und vierpolige Varianten gibt. Kontaktmaterialien verwenden Silberlegierungen (Silber-Cadmiumoxid oder Silber-Zinnoxid), die der Lichtbogenerosion beim Schalten widerstehen.
• Hilfskontakte: Kleinere Steuerkontakte, die mechanisch mit der Hauptkontaktbewegung verbunden sind und Rückmeldesignale für Steuerschaltungen, Verriegelungen und Anzeigen liefern. Bei Standardschützen arbeiten diese Hilfskontakte unabhängig – sie bewegen sich mit den Hauptkontakten, sind aber in ihrer Beziehung zueinander nicht mechanisch eingeschränkt.
• Federrückstellmechanismus: Der Federdruck stellt sicher, dass sich die Kontakte öffnen, wenn die Spule stromlos ist, was das ausfallsichere “normalerweise offene” Verhalten gewährleistet, das für die Motorsteuerung unerlässlich ist.

Industrielle Anwendungen

Standardschütze zeichnen sich in allgemeinen Automatisierungsanwendungen aus, bei denen das Schütz selbst keine Sicherheitsfunktion erfüllt: Förderbandmotorsteuerung, HVAC-Kompressorschaltung, Pumpenbetrieb, Prozessheizung und Produktionsmaschinen, bei denen die Sicherheit auf andere Weise erreicht wird (VFD Safe Torque-Off, separate Sicherheitsrelaisschaltungen).

Bewertungssysteme

• NEMA-Standards (Nordamerika): klassifizieren Schütze nach Größe (00, 0, 1, 2, 3 usw.) mit eingebauten Servicefaktoren, wobei die robuste Überlastkapazität betont wird.
• IEC-Standards (International): bewerten Schütze nach Nutzungskategorie (AC-3 für Motoren, AC-4 für Schweranlauf von Motoren) mit präzisen Stromwerten, was detaillierte Anwendungskenntnisse für die richtige Auswahl erfordert.

Standardschütze erfüllen die allgemeinen Leistungsanforderungen der IEC 60947-4-1, verfügen jedoch nicht über die spezifischen Sicherheitsmerkmale, die in IEC 60947-4-1 Anhang F (Spiegelkontakte) oder IEC 60947-5-1 Anhang L (mechanisch verbundene Kontakte) vorgeschrieben sind, die sicherheitsbewertete Schütze definieren.

Was ist ein Sicherheitsschütz?

Ein Sicherheitsschütz ist ein spezielles elektromagnetisches Schaltgerät, das speziell für sicherheitskritische Anwendungen entwickelt wurde, bei denen ein Ausfall der Stromabschaltung zu Verletzungen oder zum Tod von Personen führen könnte. Im Gegensatz zu Standardschützen verfügen Sicherheitsschütze über zwangsgeführte Kontaktmechanismen und Konstruktionsmerkmale, die überprüfbare, fehlererkennende Abschaltfunktionen bieten, die von funktionalen Sicherheitsstandards gefordert werden.

Spezifische Sicherheitsmerkmale

• Zwangsgeführte Kontakte (IEC 60947-5-1 Anhang L): Das definierende Merkmal von Sicherheitsschützen. Eine starre mechanische Verbindung verbindet physisch alle Kontaktsätze – sowohl Schließer (NO) als auch Öffner (NC) – und stellt sicher, dass sie sich nicht in widersprüchlichen Zuständen befinden können. Wenn ein normalerweise offener Hauptkontakt aufgrund von Lichtbogenschäden zusammenschweißt, verhindert die mechanische Verbindung physisch das Schließen des normalerweise geschlossenen Hilfskontakts, wodurch eine positive Anzeige des Fehlerzustands erfolgt.
• Spiegelkontakte (IEC 60947-4-1 Anhang F): Eine spezielle Art von Hilfskontaktanordnung, bei der der NC-Hilfskontakt eine Rückmeldung liefert, die speziell den Hauptkontaktstatus überwacht. Der Spiegelkontakt kann sich nicht schließen, wenn ein Hauptstromkontakt zusammengeschweißt ist – wodurch sichergestellt wird, dass Sicherheitsüberwachungssysteme auch unter Fehlerbedingungen genaue Informationen zur Kontaktposition erhalten.
• Manipulationssicherer Betrieb: Sicherheitsschütze verzichten auf manuelle Bedienmechanismen an der Vorderseite, die bei Standardschützen vorhanden sind. Dies verhindert eine unbefugte oder versehentliche Erregung während der Wartung – eine kritische Sicherheitsanforderung. Einige Hersteller verwenden Schutzabdeckungen über allen manuellen Testfunktionen, um den Betrieb nur durch bewusste Verfahren sicherzustellen.
• Visuelle Identifizierung: Sicherheitsschütze verfügen über markante Gehäusefarben – typischerweise gelb (RAL 1004) oder gold, gelegentlich rot – wodurch sie in Schaltschränken sofort erkennbar sind. Diese Farbcodierung verhindert den versehentlichen Austausch durch Standardschütze während der Wartung und identifiziert sicherheitskritische Komponenten bei Inspektionen eindeutig.
• Nicht entfernbare Hilfskontakte: Im Gegensatz zu Standardschützen, bei denen Hilfskontaktblöcke hinzugefügt oder entfernt werden können, integrieren Sicherheitsschütze Hilfskontakte dauerhaft. Dies verhindert eine falsche Konfiguration und stellt sicher, dass der zwangsgeführte Mechanismus intakt bleibt.

Anwendungen, die Sicherheitsschütze erfordern

Sicherheitsschütze sind in Anwendungen obligatorisch, bei denen der Betrieb des Schützes direkte Auswirkungen auf die Personensicherheit hat: Not-Aus-Kreise, Sicherheitsverriegelungen, Zweihandbedienstationen, Lichtgitter-Schnittstellen, Sicherheitsmatten-Systeme und alle Anwendungen, die eine Sicherheitsarchitektur der Kategorie 3 oder Kategorie 4 gemäß EN ISO 13849-1 erfordern.

Die entscheidenden Unterschiede: Zwangsgeführte Kontakte und Spiegelkontakte

Das Verständnis der Technologie der zwangsgeführten Kontakte zeigt, warum Sicherheitsschütze Ausfälle verhindern können, die Standardschütze nicht erkennen können. Diese mechanische Innovation behebt den gefährlichsten Fehlermodus beim elektromagnetischen Schalten: das Kontaktschweißen.

Kontaktschweißen: Der versteckte Fehlermodus

Während normaler Schaltvorgänge, insbesondere unter Motoranlaufbedingungen mit Anlaufströmen, die das 6- bis 10-fache des Betriebsstroms betragen, bilden sich zwischen sich öffnenden Kontakten elektrische Lichtbögen. Über Tausende von Zyklen kann die Lichtbogenenergie Kontakte teilweise zusammenschweißen. In Standardschützen erzeugen verschweißte Hauptkontakte einen gefährlichen Zustand: Der Strom bleibt auch dann angeschlossen, wenn der Steuerkreis “Aus” befiehlt, aber die Hilfskontakte können immer noch “sicher” anzeigen, da sie unabhängig von den Hauptkontakten arbeiten.

Zwangsgeführter Kontaktmechanismus

Zwangsgeführte Kontakte verwenden eine starre mechanische Verbindung – typischerweise eine präzisionsgeformte Isolierstange –, die alle Kontaktbaugruppen physisch verbindet. Diese Verbindung arbeitet nach einem einfachen, aber ausfallsicheren Prinzip: Wenn sich ein normalerweise offener Kontakt nicht öffnen kann (aufgrund von Schweißen), verhindert die mechanische Verbindung das Schließen eines normalerweise geschlossenen Kontakts.

• Normaler Betrieb: Wenn die Spule erregt wird, bewegt die Verbindungsstange alle Kontakte gleichzeitig – NO-Kontakte schließen, NC-Kontakte öffnen. Wenn die Spule stromlos wird, bewegt der Federdruck die Verbindung in umgekehrter Richtung – NO-Kontakte öffnen, NC-Kontakte schließen.
• Fehlermodus (verschweißter Kontakt): Wenn ein Haupt-NO-Kontakt zusammengeschweißt ist, bleibt er mechanisch “hängen”. Wenn die Spule stromlos wird, versucht sich die Verbindungsstange zu bewegen, wird aber durch den verschweißten Kontakt blockiert. Da der NC-Hilfskontakt starr mit derselben Stange verbunden ist, kann er sich nicht schließen. Das Sicherheitsüberwachungsrelais empfängt weiterhin ein “offenes” Signal vom NC-Kontakt – das einen Fehlerzustand anzeigt, anstatt fälschlicherweise “sicher” zu signalisieren.”

Dieser Mechanismus bietet positive Sicherheitsrückmeldung: Das Sicherheitssystem geht nicht einfach davon aus, dass sich die Hauptkontakte aufgrund der Spulenentregung geöffnet haben – es erhält eine mechanische Überprüfung durch den NC-Kontaktzustand.

Spiegelkontakte: IEC 60947-4-1 Anhang F

Spiegelkontakte stellen eine spezifische Implementierung des zwangsgeführten Konzepts dar, die sich auf Leistungsschütz-Anwendungen konzentriert. Der Begriff “Spiegel” spiegelt wider, wie diese NC-Hilfskontakte den umgekehrten Zustand der Hauptstromkontakte “spiegeln”. IEC 60947-4-1 Anhang F legt fest, dass Spiegelkontakte offen bleiben müssen, wenn Leistungspole verschweißt sind, um eine zuverlässige Statusrückmeldung an Sicherheitsüberwachungsrelais zu gewährleisten.

Hauptunterscheidung: Während alle Spiegelkontakte zwangsgeführt sind, erfüllen nicht alle zwangsgeführten Kontakte die Spiegelkontakt-Spezifikation. Spiegelkontakte befassen sich speziell mit der Beziehung zwischen Leistungskontakten und NC-Hilfskontakten, wodurch sie sich ideal für die Überwachung des Schützstatus in Sicherheitskreisen eignen.

Einschränkungen von Standardschützen

Standardschütze verbinden Hilfskontakte mechanisch mit der Ankerbewegung, aber diese Verbindung ist indirekt. Der Hilfskontakt-Federdruck und die Montage ermöglichen das Schließen, auch wenn die Hauptkontakte verschweißt sind, da der Hilfsmechanismus nicht starr durch die Hauptkontaktposition eingeschränkt wird. In Sicherheitsanwendungen erzeugt dies ein falsches Sicherheitsgefühl – das Steuerungssystem glaubt, dass der Strom aufgrund der Hilfskontaktrückmeldung getrennt ist, aber der Strom kann immer noch durch verschweißte Hauptkontakte fließen.

Selbstprüfende Sicherheitssysteme

Moderne Sicherheitsarchitekturen erfordern eine Selbstprüffähigkeit – das System muss seine eigenen Fehler erkennen. Zwangsgeführte Kontakte ermöglichen dies, indem sie eine testbare Beziehung herstellen: Bevor der Maschinenbetrieb zugelassen wird, überprüft die Sicherheitssteuerung, ob NC-Überwachungskontakte geschlossen sind (was anzeigt, dass Hauptkontakte geöffnet sind). Nach dem Erregen von Schützen überprüft das System, ob sich NC-Kontakte öffnen (was bestätigt, dass Hauptkontakte geschlossen sind). Wenn diese Zustände nicht korrekt korrelieren, identifiziert das System einen Fehler und verhindert den Betrieb. Standardschütze können diesen Grad an Diagnoseabdeckung nicht bieten, da ihre Hilfskontakte unter Fehlerbedingungen keinen zuverlässigen Hauptkontaktstatus liefern.

Umfassender Vergleich: Sicherheitsschütz vs. Standardschütz

Feature	Standardschütz	Sicherheitsschütz
Primäre Anwendung	Allgemeine Motorsteuerung, Automatisierung, nicht sicherheitskritische Schaltung	Sicherheitskreise, Not-Aus, Sicherheitsverriegelungen, Personenschutz
Kontakt Design	Unabhängige Haupt- und Hilfskontakte, mechanisch mit dem Anker verbunden, aber nicht miteinander	Zwangsgeführte (mechanisch verbundene) Kontakte gemäß IEC 60947-5-1 Anhang L; starre Verbindung verhindert widersprüchliche Zustände
Hilfskontakttyp	Standard-Hilfskontakte; können unzuverlässige Rückmeldungen geben, wenn Hauptkontakte verschweißen	Spiegelkontakte (IEC 60947-4-1 Anhang F); NC-Kontakte können nicht schließen, wenn Hauptkontakte verschweißt sind
Manuelle Bedienung	Manuelle Bedienung über die Frontplatte in der Regel verfügbar	Manuelle Bedienung verhindert oder geschützt; manipulationssicheres Design
Visuelle Identifizierung	Grau, schwarz oder Standardfarbe des Herstellers	Unverwechselbares gelbes (RAL 1004), goldenes oder rotes Gehäuse; deutlich mit Sicherheitssymbolen gekennzeichnet
Schutz vor Kontaktschweißen	Kein positiver Schutz; Hilfskontakte können nach dem Verschweißen des Hauptkontakts einen falschen “sicheren” Zustand anzeigen	Zwangsführungsmechanismus verhindert das Schließen von NC-Kontakten, wenn NO-Kontakte verschweißt sind; bietet positive Fehleranzeige
Einhaltung von Sicherheitsstandards	IEC 60947-4-1 allgemeine Anforderungen nur	IEC 60947-5-1 Anhang L (mechanisch verbunden), IEC 60947-4-1 Anhang F (Spiegelkontakte), zertifiziert für Sicherheitsanwendungen
Typische Kategorie/PL-Bewertung	Geeignet für Kategorie 1 oder einkanalige Kategorie 2; maximal PLc bei alleiniger Verwendung	Erforderlich für Kategorie 3 und 4; ermöglicht PLd und PLe bei korrekter Konfiguration mit Redundanz
Preispunkt	Niedrigere Kosten; Standardpreise für Standardautomatisierung	Höhere Kosten (typischerweise 2-3x Standard); spiegelt spezialisiertes Design und Zertifizierungskosten wider
Wartungsaufwand	Standardinspektion; Hilfskontakte erfordern möglicherweise eine Überprüfung	Erfordert Funktionsprüfung der Hilfskontakte; nicht entfernbares Design reduziert Konfigurationsfehler
Wann zu verwenden	Nicht sicherheitskritische Lasten; allgemeine Automatisierung, bei der die Sicherheitsfunktion durch andere Mittel erreicht wird (VFD STO, separates Sicherheitsrelais)	Sicherheitskritische Abschaltung; wenn der Betrieb des Schützes die Personensicherheit direkt beeinträchtigt; Einhaltung gesetzlicher Vorschriften für Maschinensicherheit

Sicherheitskategorien und Performance Level: Verständnis, wann Sicherheitsschütze obligatorisch sind

Die Auswahl zwischen Standard- und Sicherheitsschützen ist nicht willkürlich – sie wird durch quantifizierte Risikobewertungsmethoden bestimmt, die in EN ISO 13849-1 (Sicherheit von Maschinen – Sicherheitsbezogene Teile von Steuerungen) definiert sind. Diese Norm bietet den Rahmen für die Konstruktion sicherheitsbezogener Steuerungselemente und die Festlegung der erforderlichen Zuverlässigkeitsstufen.

EN ISO 13849-1 Kategorien

Kategorien stellen architektonische Ansätze zur Erreichung von Sicherheitsfunktionen dar, die von grundlegend bis hochzuverlässig reichen:

• Kategorie B: Grundlegende Sicherheitsprinzipien unter Verwendung bewährter Komponenten. Einkanalige Architektur ohne Fehlererkennung. Standard-Schütze akzeptabel.
• Kategorie 1: Kategorie B plus Verwendung bewährter Sicherheitsprinzipien und Komponenten mit nachgewiesener Zuverlässigkeit. Einkanalige Architektur. Standard-Schütze akzeptabel, wenn bewährte Komponenten verwendet werden.
• Kategorie 2: Kategorie B plus periodische Prüfung der Sicherheitsfunktion. Einkanalig mit Testkanal. Erfordert Überwachungsfähigkeit – Sicherheitsschütze werden für zuverlässige Testrückmeldung empfohlen.
• Kategorie 3: Einzelfehler darf nicht zum Verlust der Sicherheitsfunktion führen. Zweikanalige Architektur mit Einzelfehlertoleranz. Sicherheitsschütze obligatorisch– duale Schütze in Reihe geschaltet, jeder mit Spiegelkontakten, die an das Sicherheitsüberwachungsrelais zurückmelden. Wenn ein Schütz verschweißt, trennt der andere die Stromversorgung und Spiegelkontakte signalisieren einen Fehler.
• Kategorie 4: Kategorie 3 plus verbesserte Fehlererkennung und Widerstandsfähigkeit gegen die Anhäufung von Fehlern. Zweikanalig mit hoher Diagnoseabdeckung. Sicherheitsschütze obligatorisch– erfordert zwangsgeführte Kontakte mit hoher Diagnosefähigkeit, um Fehler zu erkennen, bevor sie sich ansammeln.

Performance Level (PL)

Performance Level quantifizieren die Wahrscheinlichkeit eines gefährlichen Ausfalls pro Stunde (PFHd):

• PLa: PFHd ≥ 10⁻⁵ bis < 10⁻⁴ (geringe Sicherheitsintegrität)
• PLb: PFHd ≥ 3 × 10⁻⁶ bis < 10⁻⁵
• PLc: PFHd ≥ 10⁻⁶ bis < 3 × 10⁻⁶ (ungefähr SIL 1)
• PLd: PFHd ≥ 10⁻⁷ bis < 10⁻⁶ (ungefähr SIL 2)
• PLe: PFHd ≥ 10⁻⁸ bis < 10⁻⁷ (ungefähr SIL 3)

Warum Sicherheitsschütze für hohe Performance Level unerlässlich sind

Einschränkungen einzelner Schütze: Ein einzelner Standardschütz, selbst mit Hilfskontaktrückmeldung, erreicht typischerweise maximal Kategorie 2 / PLc. Ein Single Point of Failure (Kontaktschweißen) kann die Sicherheitsfunktion außer Kraft setzen, und Standard-Hilfskontakte bieten eine unzureichende Fehlererkennung.

Duale Sicherheitsschützkonfiguration: Um Kategorie 3 / PLd oder Kategorie 4 / PLe zu erreichen, erfordert die Architektur redundante Sicherheitsschütze in Reihe. Jeder Schütz muss Spiegelkontakte haben, die seinen Hauptkontaktstatus überwachen. Das Sicherheitsrelais überwacht beide Sätze von Spiegelkontakten – wenn einer der Schütze verschweißt, signalisiert sein Spiegelkontakt einen Fehler und der redundante Schütz trennt die Stromversorgung. Diese Konfiguration erfordert Sicherheitsschütze, da Standardschütze keine zuverlässige Spiegelkontaktrückmeldung bieten können.

Risikobewertung bestimmt erforderlichen PL

Die Risikobewertung gemäß ISO 13849-1 berücksichtigt:

• Schweregrad (S): S1 (leichte Verletzung) bis S2 (schwere/irreversible Verletzung oder Tod)
• Häufigkeit/Exposition (F): F1 (selten) bis F2 (häufig)
• Möglichkeit der Vermeidung (P): P1 (möglich) bis P2 (kaum möglich)

Diese Faktoren bestimmen zusammen den erforderlichen Performance Level (PLr). Die meisten Industriemaschinen mit Quetsch-, Schneid- oder Einschlussgefahren erfordern PLd oder PLe – was Architekturen der Kategorie 3 oder 4 mit Sicherheitsschützen vorschreibt.

Wann müssen Sie Sicherheitsschütze verwenden? Regulatorische und Anwendungsanforderungen

Die Entscheidung für den Einsatz von Sicherheitsschützen wird durch die Ergebnisse der Risikobeurteilung und die Einhaltung gesetzlicher Vorschriften bestimmt – nicht durch Kostenüberlegungen oder Bequemlichkeit. Bestimmte Anwendungen und Gerichtsbarkeiten schreiben deren Verwendung durch rechtliche und normbasierte Rahmenbedingungen vor.

Risikobeurteilungsgesteuerte Anforderungen

Gemäß EN ISO 13849-1 erfordert jede Sicherheitsfunktion, die PLd oder PLe erfordert, eine Architektur der Kategorie 3 oder 4, die wiederum Sicherheitsschütze in redundanten Konfigurationen erfordert. Risikobeurteilungen ergeben typischerweise PLd/PLe-Anforderungen für:

• Not-Aus-Kreise (ISO 13850): Not-Aus-Funktionen müssen eine hohe Zuverlässigkeit erreichen. Die meisten industriellen Anwendungen erfordern PLd oder PLe, was duale Sicherheitsschütze mit zwangsgeführten Kontakten erfordert, die von Sicherheitsrelais überwacht werden.
• Sicherheitsüberwachung der Tür: Verriegelte Schutzvorrichtungen, die den Zugang zu gefährlichen Maschinenbereichen schützen, erfordern PLd/PLe, wenn die Exposition des Bedieners häufig ist und die Gefahren schwerwiegend sind (Quetschen, Schneiden, Verwickeln). Sicherheitsschütze unterbrechen die Stromzufuhr, wenn sich Schutzvorrichtungen öffnen, wobei Spiegelkontakte eine positive Rückmeldung an die Sicherheitssteuerungen geben.
• Zweihand-Bedienstationen: Anwendungen, die eine gleichzeitige Betätigung von zwei Steuertasten erfordern, um zu verhindern, dass sich die Hände des Bedieners während des Maschinenzyklus im Gefahrenbereich befinden. PLd ist die Mindestanforderung, die durch duale Sicherheitsschütze erreicht wird, die von Sicherheitsrelais gesteuert werden, die das Timing der Tasten überwachen.
• Integration von Lichtvorhang und Sicherheitsmatte: Perimeterschutzsysteme, die die Anwesenheit von Personal erkennen, erfordern PLd/PLe. Der Sicherheitssensor speist ein Sicherheitsrelais, das Sicherheitsschütze steuert – zwangsgeführte Kontakte stellen sicher, dass der Schützstatus die Stromunterbrechung genau widerspiegelt.

Regulatorische Rahmenbedingungen

• Europäische Maschinenrichtlinie 2006/42/EG: Schreibt die Konformität mit harmonisierten Normen vor, einschließlich EN ISO 13849-1 für sicherheitsbezogene Steuerungssysteme. In der EU verkaufte Maschinen müssen die Konformität nachweisen – was bedeutet, dass Sicherheitsschütze verwendet werden müssen, wenn die Risikobeurteilung PLd/PLe-Anforderungen anzeigt.
• OSHA und ANSI B11.19 (USA): Während OSHA nicht explizit “Sicherheitsschütze” vorschreibt, erfordert die Einhaltung von ANSI B11.19 (Leistungsanforderungen für Risikominderung und andere Schutzmaßnahmen) eine zuverlässige Steuerungsarchitektur. Für Hochrisikomaschinen bedeutet dies Designs der Kategorie 3/4 unter Verwendung von Sicherheitsschützen.
• IEC 60204-1 (Elektrische Ausrüstung von Maschinen): Abschnitt 9.2.2 befasst sich mit der Notabschaltung – die eine sofortige Unterbrechung der Stromzufuhr zu gefährlichen Bewegungen erfordert. Die Norm verweist auf die Kategorien der ISO 13849-1 und impliziert Sicherheitsschütze für höhere Zuverlässigkeitsanforderungen.

Wann Standardschütze akzeptabel sind

Standardschütze sind weiterhin geeignet für:

• Allgemeine Prozesssteuerung, bei der Sicherheitsfunktionen durch separate Mittel erreicht werden (VFD Safe Torque-Off, dedizierte Sicherheitsrelaissysteme)
• Nicht sicherheitskritische Lasten (Beleuchtung, Zusatzausrüstung, Kühlsysteme)
• Sicherheitsfunktionen der Kategorie 1 oder Kategorie 2 mit niedrigeren Risikoprofilen
• Anwendungen, bei denen der Schütz nicht direkt den Zugang zu gefährlicher Energie steuert

Der Hauptunterschied: Wenn das Versagen des Schützes, sich zu öffnen, eine unmittelbare Gefährdung des Personals darstellt, sind Sicherheitsschütze erforderlich. Wenn die Sicherheit durch unabhängige Mittel gewährleistet ist, reichen Standardschütze aus.

VIOX Sicherheitsschützlösungen: Entwickelt für Compliance und Zuverlässigkeit

VIOX Electric ist sich bewusst, dass die Auswahl von Sicherheitsschützen eine kritische technische Entscheidung mit rechtlichen und haftungsrechtlichen Auswirkungen darstellt. Unsere Sicherheitsschütz-Produktlinie spiegelt diese Verantwortung durch umfassende Einhaltung internationaler Sicherheitsstandards und zweckorientiertes Design für Anwendungen der Kategorie 3 und Kategorie 4 wider.

Produktlinienübersicht

VIOX Sicherheitsschütze sind in Stromstärken von 9A bis 95A (AC-3-Betrieb) erhältlich und decken Motoranwendungen von 4kW bis 45kW bei 400VAC Drehstrom ab. Jede Einheit ist werkseitig geprüft und zertifiziert, um den zwangsgeführten Kontaktbetrieb und die Spiegelkontaktleistung unter Fehlerbedingungen sicherzustellen.

Einhaltung Von Standards

• IEC 60947-5-1 Anhang L (Mechanisch verbundene Kontakte): Jeder VIOX Sicherheitsschütz enthält eine starre mechanische Verbindung, die die Anforderungen an die Zwangsführung dieser Norm erfüllt. Das Verbindungsdesign stellt sicher, dass das Versagen eines NO-Kontakts, sich zu öffnen, physikalisch verhindert, dass sich NC-Kontakte schließen – und so eine überprüfbare Fehlererkennung ermöglicht.
• IEC 60947-4-1 Anhang F (Spiegelkontakte): Integrierte NC-Hilfskontakte erfüllen die Spiegelkontaktspezifikationen und stellen sicher, dass sie sich nicht schließen können, wenn die Hauptleistungskontakte verschweißt sind. Dies ermöglicht eine zuverlässige Sicherheitskreisüberwachung, ohne dass externe Überprüfungsschütze erforderlich sind.
• Zertifizierung durch Dritte: VIOX Sicherheitsschütze tragen die CE-Kennzeichnung und die TÜV-Zertifizierung, die ihre Eignung für sicherheitsbezogene Anwendungen bestätigen. Diese Zertifizierungen umfassen die Überprüfung des zwangsgeführten Kontaktbetriebs durch zerstörende Prüfung von Kontaktschweißszenarien.

Designmerkmale

• Unverwechselbares gelbes Gehäuse: VIOX Sicherheitsschütze verfügen über leuchtend gelbe (RAL 1004) Gehäuse mit auffälligem “VIOX”-Branding und Sicherheitszertifizierungsmarkierungen. Diese Farbcodierung gewährleistet eine sofortige Erkennung bei Installation, Wartung und Sicherheitsaudits – und verhindert so ein versehentliches Ersetzen durch Standardschütze.
• Nicht entfernbare Hilfskontaktblöcke: Hilfskontaktbaugruppen sind fest integriert, wodurch das Risiko einer falschen Feldkonfiguration ausgeschlossen wird. Der NC-Spiegelkontakt ist werkseitig verdrahtet und geprüft, um eine zuverlässige Sicherheitsüberwachung ohne Feldeinstellung zu gewährleisten.
• Manipulationssicheres Design: Die manuelle Bedienung über die Frontplatte entfällt. Jede manuelle Testfunktion ist durch eine versiegelte Abdeckung geschützt, die eine bewusste Handlung erfordert, um darauf zuzugreifen, wodurch eine unbefugte oder versehentliche Aktivierung während Wartungsarbeiten verhindert wird.
• Vergoldete, gegabelte Kontakte: Hilfskontakte verwenden eine Vergoldung, um ein zuverlässiges Schalten von Niederspannungssignalen über Millionen von Zyklen zu gewährleisten und die Kontaktoxidation zu eliminieren, die Sicherheitsüberwachungssignale beeinträchtigen könnte.

Anwendungsunterstützung

VIOX Sicherheitsschütze lassen sich nahtlos in VIOX Sicherheitsrelaismodule und Not-Aus-Systeme integrieren und bieten so komplette Lösungen der Kategorie 3 und Kategorie 4. Unser technisches Team bietet anwendungstechnische Unterstützung, einschließlich:

• Risikobeurteilungsberatung gemäß EN ISO 13849-1
• Validierung des Sicherheitskreisdesigns
• Performance Level-Berechnungen unter Verwendung der SISTEMA-Softwaremethodik
• Konformitätsdokumentation für die Maschinenzertifizierung

Für Anwendungen der Kategorie 4 / PLe empfiehlt VIOX duale Sicherheitsschützkonfigurationen mit Querüberwachung durch VIOX Sicherheitsrelaismodule, um Einzelfehlertoleranz mit hoher Diagnoseabdeckung zu gewährleisten.

Häufig Gestellte Fragen

Was ist der Hauptunterschied zwischen einem Sicherheitsschütz und einem Standardschütz?

Der entscheidende Unterschied sind zwangsgeführte (mechanisch verbundene) Kontakte. In einem Sicherheitsschütz verbindet eine starre mechanische Verbindung physisch alle Kontakte – wenn ein normalerweise offener Hauptkontakt verschweißt ist, verhindert die Verbindung, dass sich normalerweise geschlossene Hilfskontakte schließen. Standardschütze haben diese mechanische Einschränkung nicht, sodass Hilfskontakte falsche “sichere” Signale liefern können, selbst wenn die Hauptkontakte verschweißt sind. Dieses zwangsgeführte Design, das in IEC 60947-5-1 Anhang L spezifiziert ist, ermöglicht es Sicherheitsschützen, die überprüfbare Fehlererkennung bereitzustellen, die für Sicherheitssysteme der Kategorie 3 und Kategorie 4 erforderlich ist.

Was sind zwangsgeführte Kontakte?

Zwangsgeführte Kontakte (auch mechanisch verbundene oder zwangsweise betätigte Kontakte genannt) verwenden eine starre mechanische Verbindung, die alle Kontaktsätze innerhalb eines Schützes verbindet. Diese Verbindung stellt sicher, dass sich normalerweise offene und normalerweise geschlossene Kontakte nicht in widersprüchlichen Zuständen befinden können. Wenn ein NO-Kontakt nicht öffnet (Verschweißen), blockiert die Verbindung physisch das Schließen von NC-Kontakten – und liefert so eine positive mechanische Überprüfung, dass ein Fehler aufgetreten ist. Dieses in IEC 60947-5-1 Anhang L definierte Designprinzip ist die Grundlage der Sicherheitsschütztechnologie und ermöglicht selbstprüfende Sicherheitssysteme.

Kann ich Standardschütze in Sicherheitskreisen verwenden?

Standardschütze sind in risikoarmen Anwendungen der Kategorie 1 oder Kategorie 2 akzeptabel, bei denen ein einzelner Fehler keine unmittelbare Gefahr darstellt, sie können jedoch nicht in sicherheitskritischen Anwendungen der Kategorie 3 oder Kategorie 4 verwendet werden, die PLd oder PLe erfordern. Für Hochrisikomaschinen (Pressen, Stanzanlagen, Roboter, automatische Montagelinien) schreibt die Risikobeurteilung gemäß EN ISO 13849-1 typischerweise PLd oder PLe vor, was redundante Sicherheitsschütze mit zwangsgeführten Kontakten erfordert. Die Verwendung von Standardschützen in diesen Anwendungen verstößt gegen Sicherheitsstandards und führt zu Haftungsrisiken. Die Entscheidung muss auf einer dokumentierten Risikobeurteilung basieren, nicht auf Kostenüberlegungen.

Was ist ein Spiegelkontakt?

Ein Spiegelkontakt ist ein spezieller NC-Hilfskontakt, der den umgekehrten Zustand der Hauptleistungskontakte “spiegelt”, definiert in IEC 60947-4-1 Anhang F. Die wichtigste Spezifikation: Der NC-Spiegelkontakt kann sich nicht schließen, wenn ein Hauptleistungskontakt verschweißt ist. Dies liefert zuverlässiges Feedback an Sicherheitsüberwachungsrelais und ermöglicht es ihnen, Kontaktschweißfehler zu erkennen. Spiegelkontakte sind in Sicherheitskreisen unerlässlich, da sie auch unter Fehlerbedingungen einen überprüfbaren Hauptkontaktstatus liefern – im Gegensatz zu Standardhilfskontakten, die nach dem Verschweißen des Hauptkontakts fälschlicherweise “sicher” anzeigen können.

Benötige ich zwei Sicherheitsschütze oder nur einen?

Die Anzahl der Sicherheitsschütze hängt vom erforderlichen Performance Level ab. Ein einzelner Sicherheitsschütz erreicht typischerweise maximal Kategorie 2 / PLc. Für Kategorie 3 / PLd oder Kategorie 4 / PLe (erforderlich für die meisten Hochrisikomaschinen) benötigen Sie zwei Sicherheitsschütze in Reihe mit redundanter Überwachung. Diese Doppel-Schütz-Konfiguration bietet Fehlertoleranz: Wenn ein Schütz verschweißt, trennt der redundante Schütz die Stromversorgung und Spiegelkontakte signalisieren den Fehler. Das Sicherheitsrelais überwacht beide Sätze von Spiegelkontakten und verhindert den Neustart, bis der Fehler behoben ist. Die Risikobeurteilung gemäß EN ISO 13849-1 bestimmt das erforderliche PL – ein höheres Risiko erfordert Doppel-Schütze.

Sind VIOX-Sicherheitsschütze für Anwendungen der Kategorie 4 zertifiziert?

Ja. VIOX-Sicherheitsschütze erfüllen die Anforderungen der IEC 60947-5-1 Anhang L (zwangsgeführte Kontakte) und der IEC 60947-4-1 Anhang F (Spiegelkontakte), wodurch sie sich für Anwendungen der Kategorie 3 und Kategorie 4 eignen, wenn sie in redundanten Architekturen korrekt konfiguriert sind. Kategorie 4 / PLe erfordert zwei Schütze in Reihe, jeweils mit Spiegelkontaktüberwachung, kombiniert mit einem Sicherheitsrelais, das eine hohe Diagnoseabdeckung bietet. VIOX stellt TÜV-Zertifizierungsdokumente und anwendungstechnische Unterstützung zur Verfügung, um Konfigurationen der Kategorie 4 zu validieren, einschließlich SISTEMA-Softwareberechnungen, die das erreichte Performance Level demonstrieren. Wenden Sie sich an unser technisches Team für spezifische Anwendungsvalidierung und Konformitätsdokumentation.

Fazit: Sicherheitsschütze sind für Anwendungen mit hohem Risiko unverzichtbar

Die Unterscheidung zwischen Sicherheitsschützen und Standardschützen stellt weit mehr als nur einen Unterschied in der Produktspezifikation dar – sie ist die mechanische Umsetzung von ausfallsicheren Designprinzipien, die durch funktionale Sicherheitsstandards weltweit vorgeschrieben sind. Die zwangsgeführte Kontakttechnologie, das definierende Merkmal von Sicherheitsschützen, bietet das einzig zuverlässige Mittel zur Erkennung von Kontaktverschweißungsfehlern, die andernfalls gefährliche Maschinen unter Spannung lassen könnten, während Steuerungssysteme “sicher” anzeigen.”

Für Elektroingenieure, Sicherheitsexperten und Maschinenkonstrukteure wird die Auswahlentscheidung durch die Ergebnisse der Risikobeurteilung gemäß EN ISO 13849-1 bestimmt. Wenn die Analyse PLd- oder PLe-Anforderungen ergibt – üblich für die meisten Industriemaschinen mit Quetsch-, Schneid- oder Einschlussgefahren – werden Sicherheitsschütze in redundanten Konfigurationen der Kategorie 3 oder Kategorie 4 gesetzlich vorgeschrieben und sind keine optionalen Kostenüberlegungen. Die mechanisch verbundenen Kontakte und die Spiegelkontakt-Rückmeldung, die diese speziellen Schütze bieten, können nicht durch Softwareüberwachung oder redundante Standardschütze repliziert werden.

VIOX Electric fertigt sowohl Standard- als auch Sicherheitsschütze, weil wir erkennen, dass eine ordnungsgemäße Anwendungstechnik das richtige Werkzeug für jede spezifische Anforderung erfordert. Unsere Sicherheitsschütz-Produktlinie verkörpert die zwangsgeführte Kontakttechnologie, die Spiegelkontakt-Konformität und die Zertifizierung durch Dritte, die für die Einhaltung der Maschinensicherheit auf globalen Märkten erforderlich sind. Wir unterstützen unsere Kunden über die Produktlieferung hinaus – mit Beratung zur Risikobeurteilung, Validierung des Sicherheitskreisdesigns und Dokumentation des Performance Levels für die Einhaltung gesetzlicher Vorschriften.

Evaluieren Sie die Anforderungen an die Maschinensicherheit oder rüsten Sie bestehende Steuerungssysteme auf aktuelle Sicherheitsstandards auf? Wenden Sie sich an das Anwendungstechnik-Team von VIOX Electric, um umfassende Unterstützung bei der Risikobeurteilung, Spezifikation von Sicherheitsschützen und Validierung des Schaltungsdesigns der Kategorie 3/4 zu erhalten. Unsere zertifizierten Sicherheitsschütze und unser technisches Fachwissen stellen sicher, dass Ihre Maschinen die Anforderungen der EN ISO 13849-1, IEC 60204-1 und der regionalen Vorschriften erfüllen – und schützen sowohl das Personal als auch Ihr Unternehmen vor vermeidbaren Tragödien. Besuchen Sie viox.com oder sprechen Sie mit unseren Spezialisten für Sicherheitssysteme, um den ordnungsgemäßen Spezifikationsprozess zu beginnen.