Endschalter für Krane: Typen, Parameter & Montage
Die Norm DIN 15018 schreibt vor, dass alle Hubwerke und Fahrwerke von Kranen mit Endschaltern als letzter mechanischer Barriere für die Betriebssicherheit ausgestattet sein müssen. Dieser Artikel erläutert die Auswahlparameter sowie die Montage- und Inbetriebnahme-Spezifikationen der vier gängigsten Bauarten: Hammer-Endschalter, Dreh-Endschalter, Näherungsschalter und Lichtschranken.
Endschalter (auch Positionsschalter genannt) sind zentrale Komponenten im Sicherheitssystem eines Krans. Ihre Zuverlässigkeit wirkt sich direkt auf die Betriebssicherheit der Anlage aus. Gemäß der Bekanntmachung Nr. 57 der Marktaufsicht aus dem Jahr 2020 unterliegen Brückenkrane und Portalkrane mit einer Tragfähigkeit ≥ 3 t der Überwachung als Spezialausrüstung. Die Auswahl, Montage und regelmäßige Inspektion von Endschaltern müssen daher den verbindlichen Normen entsprechen. Die folgenden Ausführungen analysieren das Thema systematisch anhand der vier Aspekte: Bauarten und Funktionsprinzip, Parametervergleich, Montagespezifikationen sowie Inbetriebnahme und Justage.
Endschalter-Typen und Funktionsprinzipien
Kran-Endschalter werden nach ihrer Auslöseart in kontaktbehaftete und kontaktlose Bauformen unterteilt. Es haben sich vier Haupttypen etabliert, die sich in ihren Einsatzbereichen und Genauigkeitsklassen unterscheiden.
Hammer-Endschalter (Baureihe LX10) – Wird der Haken bis zur oberen Endlage gefahren, drückt er gegen einen Hammer, der daraufhin auslenkt und den internen Mikroschalter betätigt, wodurch der Hubkreis unterbrochen wird. Diese Bauart ist einfach und kostengünstig (ca. 80–150 EUR/Stück), bietet jedoch nur eine Wiederholgenauigkeit von ±3 mm. Sie eignet sich für Standard-Hub-Endabschaltungen ohne hohe Präzisionsanforderungen.
Dreh-Endschalter (Baureihe LX7) – Über ein Getriebe an der Abtriebswelle wird die lineare Bewegung der Kranbrücke oder Laufkatze in eine Drehung umgewandelt, die den Schaltkontakt auslöst. Mit einer Wiederholgenauigkeit von ±1° und Schutzart IP65 sind diese Schalter ideal für die Endabschaltung in beiden Fahrtrichtungen von Katzfahrwerk und Kranbrücke. Die Kosten liegen bei ca. 200–350 EUR pro Stück.
Näherungsschalter (induktive Sensoren, Baureihe NJK) – Diese nutzen den Wirbelstrom-Effekt zur berührungslosen Erkennung von Metallanschlägen. Sie zeichnen sich durch eine schnelle Reaktionszeit (<5 ms) und eine einstellbare Schaltdistanz von 5–15 mm aus. Mit Schutzart IP67 und einer Lebensdauer von über 5 Millionen Schaltspielen sind sie für Präzisionspositionierung bei häufigen Bewegungen geeignet. Der Preis liegt bei ca. 60–120 EUR pro Stück.
Lichtschranken (Baureihe E3F, Einweg- und Reflexionslichtschranken) – Ein Infrarotstrahl wird unterbrochen und erzeugt das Ausgangssignal. Mit einer Reichweite von bis zu 20 m und einer Reaktionszeit von <2 ms eignen sie sich hervorragend zur Verriegelung und Kollisionsvermeidung zwischen zwei Brückenkranen in Werkhallen mit großer Spannweite. Jedoch ist die regelmäßige Reinigung der Optiken entscheidend; in staubintensiven Gießereien wird eine wöchentliche Reinigung empfohlen. Die Anschaffungskosten betragen ca. 150–300 EUR pro Stück.
Vergleich der technischen Parameter
Die folgende Tabelle vergleicht die vier Bauarten anhand der Kriterien Auslöseart, Genauigkeit, Schutzart, Lebensdauer, Kosten und Einsatzbereiche:
| Vergleichskriterium | Gewichtsauslösung LX10 | Dreh-Endschalter LX7 | Näherungsauslösung NJK | Optoelektronische Auslösung E3F |
|---|---|---|---|---|
| Auslöseart | MaschinenKollision(Gewichtsausschlag) | ZahnradAntrieb(WinkelUmsetzung) | Wirbelstrom(berührungslos) | Infrarotlichtschranke(berührungslos) |
| Wiederholgenauigkeit | ±3mm | ±1°(ca.0.5mm) | ±0.1mm | ±2mm |
| Schutzart (IP) | IP54 | IP65 | IP67 | IP66 |
| mechanische Lebensdauer 1.000.000 Zyklen | 2.000.000 Zyklen | ≥5.000.000 Zyklen | ≥3.000.000 Zyklen | |
| Reaktionszeit | ca.20ms | ca.15ms | <5ms | <2ms |
| Stückkosten | 80~150EUR | 200~350EUR | 60~120EUR | 150~300EUR |
| Einsatzbereiche | HebenObere Endlage | großLaufkatzeDoppelte Endlagenbegrenzung | Präzisionspositionierung,Häufige Schaltspiele | großSpannweiteKollisionsschutzVerriegelung |
| Wartungshinweise | Prüfung der Gewichtsbeweglichkeit pro Schicht | halbjährlichSchmierungZahnrad | Monatliche Prüfung des Montagespiels | Monatliche Reinigung der Optik |
Einbauort und Anschlussvorschriften
Die Position des Endschalters hat direkten Einfluss auf die Schutzwirkung. Für die verschiedenen Endschaltertypen gelten klare Normen hinsichtlich Einbauabständen und Verdrahtung.
Einbau des Hub-Endschalters (oben) – Der Hammer-Endschalter wird am Katzfahrwerkrahmen oder an der Laufkatze montiert. Die Hammerschnur/das Drahtseil hängt oberhalb der Endposition der Hakenflaschenrolle. Bei Auslösung müssen mindestens 3 Windungen Drahtseil auf der Trommel verbleiben (gemäß Norm DIN 15018, Abschnitt 5.1.3). Der Hubweg des Hammers muss ≥150 mm betragen, um eine zuverlässige Auslösung und Rückstellung zu gewährleisten.
Einbau der Fahrbegrenzer für Kranbrücke und Laufkatze – Dreh- oder Näherungsendschalter werden am Endwagen der Kranbrücke bzw. am Ende des Katzfahrwerkrahmens montiert. Die zugehörigen Anschlagklötze sind am Prellbock am Schienenende befestigt. Bei Auslösung muss der Abstand zwischen Endschalter und Prellbock ≥50 mm betragen (Platz für die Pufferkompression). Die Höhe des Anschlagklotzes muss den gesamten Erfassungsbereich der Schalterfläche abdecken.
Verdrahtungsvorschriften – Der Endschalter muss direkt in den Steuerkreis des Hauptschützes oder der Relaissteuerung des jeweiligen Fahrwerks (Sicherheitskreis) eingeschleift werden. Eine ausschließliche Auswertung über den PLC-Eingang ist nicht zulässig. Der Öffnerkontakt (NC) des Endschalters ist im Normalzustand geschlossen und öffnet bei Auslösung – dies realisiert das Fail-Safe-Prinzip „Spannungslos = Stillstand“. Der Mindestabstand zwischen Steuerleitung und Stromkabel beträgt ≥200 mm. Die Leitungen sind in Metallrohr oder Metallschlauch zu verlegen und an beiden Enden zu erden.
Inbetriebnahme und Abnahmestandard
Nach der Montage muss jeder Endschalter einzeln eingestellt und geprüft werden. Die Vorgehensweise erfolgt in vier Schritten, wobei alle Daten zu dokumentieren sind:
Schritt 1: Statischer Funktionstest – Manueller Betrieb mit langsamer Geschwindigkeit bis zur Endposition. Messung der Abweichung zwischen tatsächlicher Auslöseposition und theoretischer Position mit Fühlerlehre oder Laser-Entfernungsmesser. Die Abweichung bei der Hub-Endabschaltung muss ≤5 mm betragen, bei den Fahrbegrenzern ≤10 mm. Die Auslösekoordinaten jedes Endschalters sind zu protokollieren.
Schritt 2: Dynamischer Wiederholtest – Fünf Wiederholungsfahrten mit Nenngeschwindigkeit. Messung der Wiederholgenauigkeit der tatsächlichen Stopposition. Die Positionsabweichung bei Wiederholung in gleicher Richtung muss ≤3 mm (bzw. ≤1°) betragen. Bei Überschreitung sind Anschlagklotz und Schalterhalterung auf Verformung oder lose Befestigung zu prüfen.
Schritt 3: Verriegelung des Sicherheitskreises – Bei ausgelöstem Endschalter ist zu verifizieren, dass das jeweilige Hubwerk oder Fahrwerk nicht weiter in Gefahrenrichtung bewegt werden kann (nur Rückfahrt in umgekehrter Richtung ist möglich). Mit einem Multimeter ist die Spannungsfreiheit im Steuerkreis zu prüfen, um sicherzustellen, dass der Schaltkontakt die Schützspule zuverlässig unterbrochen hat.
Schritt 4: Dokumentation und Abnahme – Typ, Einbauposition, Auslöseabweichung, Wiederholgenauigkeit, Prüfdatum und Unterschrift des Prüfers sind für jeden Endschalter im „Prüfprotokoll für Kran-Sicherheitseinrichtungen“ festzuhalten. Dieses Protokoll dient als Nachweis für die Werksabnahme gemäß Vorschrift TSG 51-2023 – Sicherheitstechnische Sondervorschrift für Sonderausrüstung.
Technische Daten im Überblick
Relevante Normen und Prüfanforderungen
Die Auslegung, Auswahl und Prüfung von Kran-Endschaltern unterliegt mehreren nationalen Normen und Sicherheitsvorschriften. Die wesentlichen Grundlagen sind:
Norm DIN 15018 – Konstruktionsvorschrift für Krane – Abschnitt 5.1.3 fordert einen Endlagenschalter für die obere Hub-Endposition am Hubwerk. Abschnitt 5.2.4 fordert Fahrwegbegrenzer für die Fahrwerke. Die Endschalter müssen die Energiezufuhr automatisch unterbrechen; nach der Rückstellung darf eine Bewegung nur in die sichere Richtung möglich sein. Diese Norm bildet die konstruktive Grundlage für die Endschalterauswahl.
Norm EN 13000 – Sicherheitsvorschrift für Hebezeuge – Abschnitt 9.2 verlangt, dass alle Endschalter während des Betriebs funktionsfähig bleiben und vor jeder Schicht ein Funktionstest im Leerlauf durchgeführt wird. Abschnitt 12.3.2 legt die Prüfintervalle für Endschalter fest: in normaler Industrieumgebung alle 12 Monate, in Umgebungen mit hoher Temperatur/Feuchtigkeit/Korrosion alle 6 Monate, bei Kränen der Triebwerksgruppe A7~A8 mit Dauerbetrieb alle 6 Monate.
Norm GB/T 12602 – Überlastschutzeinrichtung für Hebezeuge – Obwohl primär für Überlastsicherungen konzipiert, gilt die Anforderung einer Gesamtabweichung von ≤±5 % gemäß Abschnitt 4.2.4 auch für intelligente Endschaltersysteme mit Lastüberwachungsfunktion. Bei Systemen, die das Endschaltersignal über eine PLC auswerten, muss die Signalabtastzeit ≤20 ms betragen, um die Echtzeitfähigkeit sicherzustellen.
Bei der praktischen Auswahl von Endschaltern sind zusätzlich die Triebwerksgruppe, die Umgebungstemperatur (-25~+70℃), Staubkonzentration und Schwingungsintensität zu berücksichtigen. Für Metallurgiekrane mit Hochtemperaturbelastung muss die Temperaturbeständigkeit des Endschalters mindestens Klasse H (180℃) betragen; die Kabel sind mit hochtemperaturbeständigem Silikonmantel auszuführen.
Weiterführende Informationen: DIN 15018 – Krane; Grundsätze für Stahltragwerke · EN 13000 – Krane – Sicherheit · DIN EN 13135 – Krane – Sicherheit – Ausrüstungen · Verriegelungsschaltung für Kranhubwerke – Schützverriegelung
Häufige Fragen zu Endschaltern an Kranen
F: Welche Anforderungen stellt DIN 15018 an die Position des oberen Hubendschalters?
A: Die Norm schreibt vor, dass das Hubwerk mit einem Endlagenschalter für die obere Endlage ausgestattet sein muss. Beim Auslösen muss der äußere Rand der Hakenflaschenrolle mindestens drei Windungen Drahtseil auf der Trommel belassen. Nach dem Abschalten des Endschalters darf das Hubwerk nur noch in Senkrichtung bewegt werden, ein weiteres Heben ist nicht zulässig. Bei Doppeltrommelkonstruktionen darf die Differenz der verbleibenden Seilwindungen auf beiden Seiten eine Windung nicht überschreiten. Diese Anforderung gilt für alle Elektroseilzüge und Hubwerke von Brücken-, Portalkranen und Schwenkkranen und ist ein Pflichtprüfpunkt der Typprüfung nach TSG 51-2023.
F: Hammer-Endschalter oder Drehbegrenzungsschalter – welches System passt zu welcher Anwendung?
A: Der Hammer-Endschalter (Baureihe LX10) überzeugt durch einfachen Aufbau und geringe Kosten (ca. 10–19 EUR), bietet jedoch nur eine Wiederholgenauigkeit von ±3 mm. Zudem kann die Hammerkette bei hohen Temperaturen oder Windeinfluss unkontrolliert schwingen und Fehlauslösungen verursachen. Er eignet sich für die obere Endlagenbegrenzung leichter Lastaufnahmemittel bis 5 t. Der Drehbegrenzungsschalter (Baureihe LX7) wandelt die lineare Bewegung über ein Zahnradgetriebe in eine Drehbewegung um und bietet eine Wiederholgenauigkeit von ±1° bei Schutzart IP65. Er ist für Doppelendbegrenzung von Katze und Kranbrücke bei Brückenkranen ab 16 t geeignet, ist jedoch mit ca. 26–45 EUR kostenintensiver und erfordert eine Kupplung an der Abtriebswelle des Getriebes. Für Hubwerke mit häufiger Lastwechselbeanspruchung (A6 und höher) wird eine redundante Kombination aus Drehbegrenzungsschalter und Näherungsschalter empfohlen.
F: Näherungsschalter löst fehlerhaft aus oder gar nicht – welche 3 Ursachen sind typisch?
A: Ursache 1: Zu großer Montageabstand (über 80 % des Nennschaltabstands). Mit einer Fühlerlehre messen und auf 50–70 % des Nennwerts korrigieren. Ursache 2: Falsches Material der Anschlagsfahne. Induktive Näherungsschalter reagieren nur auf ferromagnetische Metalle. Edelstahl- oder Aluminiumfahnen reduzieren die Schaltdistanz drastisch oder verhindern die Auslösung vollständig. Hier eine Fahne aus Q235-Stahl verwenden. Ursache 3: Störeinkopplung über das Signalkabel. Liegt das Signalkabel des Näherungsschalters näher als 200 mm am Ausgangskabel des Frequenzumrichters, können hochfrequente Oberwellen auf die Signalleitung koppeln und Fehlauslösungen verursachen. Das Signalkabel in Metallpanzerrohr verlegen und einseitig erden. Empfohlene Fehlersuche in dieser Reihenfolge: Abstand prüfen, Material prüfen, Verkabelung prüfen.
F: Wie lange ist die Lebensdauer von Endschaltern und wann ist ein vorzeitiger Austausch erforderlich?
A: Mechanische Endschalter (Hammer- und Drehbegrenzungsschalter) sind für 1 bis 2 Millionen Schaltspiele ausgelegt. Bei normalem Betrieb eines Krans der Klasse A5 entspricht dies einer Lebensdauer von ca. 5 bis 8 Jahren. Näherungs- und Lichtschranken erreichen aufgrund des fehlenden mechanischen Verschleißes bis zu 5 bzw. 3 Millionen Schaltspiele, was etwa 8 bis 12 Jahren entspricht. Ein sofortiger Austausch ist erforderlich, wenn einer der folgenden Fälle eintritt: ① Kontaktwiderstand > 50 mΩ (gemessen mit Mikroohmmeter); ② Gehäuserisse oder Ausfall der Schutzabdichtung (Dichtungsmasse ausgehärtet oder abgelöst); ③ Wiederholgenauigkeit überschreitet das Doppelte des Nennwerts (z. B. Hammer-Endschalter mit Abweichung > ±6 mm); ④ Betätigungskraft überschreitet das 1,5-Fache des Nennwerts (gemessen mit Zugmesser). In korrosiven Umgebungen wie Metallurgie oder Chemie wird empfohlen, das Austauschintervall um 50 % zu verkürzen.
