Die Industrie der Steine + Erden, Ausgabe 5/99: Schutzeinrichtungen (Teil 2)

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[Die Industrie der Steine + Erden]

Die richtige Schutzeinrichtung am richtigen Ort

Teil II

Dipl.-Ing. J. Koch

Der zweite Teil der Veröffentlichung zum Thema "Schutzeinrichtungen" (Teil 1 in Ausgabe 2/99 der "Industrie der Steine und Erden") befasst sich mit den unterschiedlichen Arten von Schutzeinrichtungen und deren Auswahl in Abhängigkeit von den Anwendungsbedingungen.
4 Arten von Schutzeinrichtungen

Entsprechend der Maschinenrichtlinie muss der Maschinenhersteller bei der Auswahl von Schutzmaßnahmen folgende Grundsätze in der angegebenen Reihenfolge berücksichtigen:

Beseitigen oder Minimieren der Gefahren (Integration des Sicherheitskonzepts in die Entwicklung und den Bau der Maschine),

Ergreifen von notwendigen Schutzmaßnahmen gegen nicht zu beseitigende Gefahren (z. B. durch Schutzeinrichtungen),

Unterrichtung der Benutzer über die Gefahren aufgrund der nicht vollständigen Wirksamkeit der getroffenen Schutzmaßnahmen,

Hinweis auf eine eventuell erforderliche Spezialausbildung und persönliche Schutzausrüstung.Diese als Stufenkonzept zu bezeichnende Rangfolge von Maßnahmen findet sich auch in DIN EN 292-1. In der Praxis kommt innerhalb dieses Konzeptes dem Einsatz von Schutzeinrichtungen die größte Bedeutung zu.Die europäische Normung, insbesondere DIN EN 292, Teil 1 und 2, unterteilt Schutzeinrichtungen in drei Hauptgruppen: Trennende, nicht trennende und abweisende Schutzeinrichtungen (Abb. 8).

Abb. 8: Schutzeinrichtungen

4.1 Trennende Schutzeinrichtungen

Zu den trennenden Schutzeinrichtungen gehören die feststehenden, die beweglichen, die einstellbaren, die verriegelten und die verriegelten trennenden Schutzeinrichtungen mit Zuhaltung (Abb. 9).

Abb. 9: Trennende Schutzeinrichtungen

Feststehende trennende Schutzeinrichtungen sind Verkleidungen und trennende Distanzschutzeinrichtungen, wie Umzäunungen und tunnelförmige Schutzeinrichtungen. Sie sind entweder nicht lösbar, z. B. durch Schweißverbindungen, oder lösbar, z. B. mit Hilfe von Befestigungselementen, die eine Wegnahme ermöglichen, angebracht.Bewegliche trennende Schutzeinrichtungen sind in der Regel mechanisch mit dem Maschinengestell oder angrenzenden festen Teilen verbunden und können über Scharniere oder geradlinige Führungen ohne Verwendung von Werkzeugen geöffnet werden. Zu diesen Einrichtungen gehören kraftbetriebene Schutzeinrichtungen und selbsttätig schließende Schutzeinrichtungen, die durch ein Maschinenelement (z. B. durch einen bewegten Tisch oder das Werkstück) betätigt werden, damit das Werkstück (z. B. ein Kreissägeblatt) während der Vorschubbewegung durchlaufen kann. Sobald das Werkstück die Öffnung, die es durchlaufen konnte, verlassen hat, kehrt die Schutzeinrichtung selbsttätig in ihre geschlossene Stellung zurück (Abb. 10).

Abb. 10: Selbstständig schließende trennende Schutzeinrichtung

Steuernde Schutzeinrichtungen, die ebenfalls zu dieser Gruppe gehören, sind Einrichtungen, die in Verbindung mit einer Verriegelung (mit oder ohne Zuhaltung) wirken, so dass- die gefährdende Maschinenfunktion nicht ausgeführt werden kann, wenn die trennende Schutzeinrichtung geöffnet ist und- das Schließen der Schutzeinrichtung die gefährdende Maschinenfunktion selbsttätig in Gang setzt.Einstellbare trennende Schutzeinrichtungen haben mindestens zwei Einstellpositionen, die bei bestimmten Betriebsphasen eingenommen werden können. Derartige Einrichtungen befinden sich z. B. höhenverstellbar an Bohrmaschinen und Sägen zur Abdeckung der Werkzeuge.Verriegelte trennende Schutzeinrichtungen haben zusätzlich eine Verriegelungseinrichtung (z. B. elektrischer Art). Bei geöffneter Schutzeinrichtung kann die Maschinenfunktion nicht ausgeführt werden. Ist die Schutzeinrichtung geschlossen und wird anschließend geöffnet, muss für die Maschinenfunktion ein Halt-Befehl ausgelöst werden. Durch das Schließen der Schutzeinrichtung dürfen keine Maschinenfunktionen in Gang gesetzt werden.Verriegelte trennende Schutzeinrichtungen mit Zuhaltung haben neben der Verriegelung noch eine Zuhaltung, die gewährleistet, dass Gefahrbereiche erst erreicht werden können, wenn gefährdende Maschinenfunktionen stillgesetzt sind. Hat z. B. eine Maschine einen Nachlauf, so kann die Schutzeinrichtung erst geöffnet werden, wenn der Nachlauf beendet ist (Abb. 11).

Abb. 11: Verriegelte trennende Schutzeinrichtung mit Zuhaltung

4.2 Nicht trennende Schutzeinrichtungen

Zu den nicht trennenden Schutzeinrichtungen gehören Verriegelungseinrichtungen, Zustimmungseinrichtungen, Steuereinrichtungen mit selbsttätiger Rückstellung, Zweihandschaltungen, Schutzeinrichtungen mit Annäherungsreaktion sowie durch Formschluss wirkende Schutzeinrichtungen, Begrenzungseinrichtungen und Schrittschaltungen (Abb. 12).

Abb. 12: Nicht trennende Schutzeinrichtungen

Verriegelungseinrichtungen stellen sicher, dass beim Öffnen von Schutzeinrichtungen die Maschinenbewegungen stillgesetzt werden bzw. im geöffneten Zustand nicht anlaufen können (vgl. verriegelte trennende Schutzeinrichtungen).
Zustimmungseinrichtungen sind zusätzliche handbetätigte Steuereinrichtungen, die in Verbindung mit einer Starteinrichtung benutzt werden und nur bei ständiger Betätigung eine Maschinenfunktion zulassen.Steuerungen mit selbsttätiger Rückstellung sind Einrichtungen, bei denen das Stellteil durch ständiges Betätigen eine Maschinenfunktion aufrecht erhält. Nach Loslassen des Stellgliedes geht dieses selbsttätig in die Ausgangsposition zurück und die Maschine wird stillgesetzt (Abb. 13).

Abb. 13: Steuerung mit selbsttätiger Rückstellung

Zweihandschaltungen sind Steuereinrichtungen mit selbsttätiger Rückstellung, die Maschinenbewegungen nur ermöglichen bei gleichzeitiger Betätigung von zwei Stellteilen. Detaillierte Anforderungen an Zweihandschaltungen sind in DIN EN 574 aufgeführt. Es werden drei Typen von Zweihandschaltungen entsprechend ihren Funktionseigenschaften unterschieden (Abb. 14).

Abb. 14: Typen von Zweihandschaltungen

Die Auswahl des Typ ergibt sich aus einer Risikobetrachtung (Abb. 15).

Abb. 15: Auswahl der Typen von Zweihandschaltungen

Schutzeinrichtungen mit Annäherungsreaktion sind Einrichtungen, die eine Maschine oder eine Maschinenfunktion stillsetzen bzw. in einen sicheren Betriebszustand versetzen, wenn eine Person oder ein Körperteil sich dem Gefahrbereich nähert. Schutzeinrichtungen mit Annäherungsreaktion können mechanisch oder berührungslos betätigt werden (Abb. 16).

Abb. 16: Berührungslos wirkende Schutzeinrichtungen

Durch Formschluss wirkende Schutzeinrichtungen sind Schutzeinrichtungen, die durch Formschluss (im Gegensatz zum Kraftschluss) gefährliche Bewegungen von Maschinenelementen, z. B. das Herabfallen von Teilen verhindern. Die Einrichtung stellt ein mechanisches Hindernis (Keil, Spindel, Strebe, Anschlag, Bolzen, etc.) dar, das selbsttätig und durch Formschluss wirkt.Begrenzungseinrichtungen sind Einrichtungen, die verhindern, dass eine Maschine oder eines ihrer Elemente eine vorgegebene Grenze überschreitet (z. B. durch Druckbegrenzung oder Wegbegrenzung).Schrittschaltungen lassen nur eine begrenzte Wegstrecke bei Betätigung von Steuereinrichtungen zu. Jede weitere Bewegung ist so lange verhindert, bis das Stellteil erneut betätigt wird.

4.3 Abweisende Schutzeinrichtungen

Neben den trennenden und nicht trennenden Schutzeinrichtungen gibt es abweisende Schutzeinrichtungen. Sie werden häufig im Bereich des Zugangs zu Gefahrbereichen eingesetzt. Abweisende Schutzeinrichtungen ergeben keinen vollständigen Schutz, sondern reduzieren lediglich die Möglichkeit des Eingreifens in Gefahrbereiche durch Begrenzung des freien Zugangs. Derartige Schutzeinrichtungen werden z. B. als Teilschutz im Wirkbereich von Werkzeugmaschinen eingesetzt.

5 Auswahl von Schutzeinrichtungen

Die Auswahl einer Schutzeinrichtung erfolgt durch den Konstrukteur einer Maschine, nachdem eine Risikobeurteilung durchgeführt worden ist (vgl. Abschnitt 3). Kriterien der Auswahl sind insbesondere durch die Maschinenrichtlinie und DIN EN 292-2 vorgegeben.Die Maschinenrichtlinie unterscheidet bei der Auswahl von trennenden Schutzeinrichtungen zwischen solchen, die bewegliche Teile der Kraftübertragung (A) und solchen, die bewegte Teile, die am Arbeitsprozess teilnehmen (B), sichern.

A. Bewegliche Teile der Kraftübertragung

Zum Schutz der gefährdeten Personen gegen Gefahren durch bewegliche Teile der Kraftübertragung (wie z. B. Antriebsscheiben, Treibriemen, Zahnräder, Zahnstangen, Kraftübertragungswellen usw.) müssen - feststehende trennende Schutzeinrichtungen oder- verriegelte trennende Schutzeinrichtungen verwendet werden (Abb. 17).Die letztgenannte Lösung ist zu wählen, wenn häufige Eingriffe vorgesehen sind.

B. Bewegliche Teile, die am Arbeitsprozess teilnehmen (Wirkbereich)

Zum Schutz gefährdeter Personen vor Gefahren durch bewegliche Teile, die am Arbeitsprozess teilnehmen (wie z. B. Schneidwerkzeuge, Pressenstößel, Walzen, in Bearbeitung befindliche Werkstücke usw.) müssen folgende Schutzeinrichtungen verwendet werden:- falls möglich feststehende trennende Schutzeinrichtungen - oder andernfalls verriegelte trennende Schutzeinrichtungen oder nicht trennende Schutzeinrichtungen, wie Schutzeinrichtungen mit Annäherungsreaktion (z. B. Lichtschranken, Schaltmatten), ortsbindende Schutzeinrichtungen (z. B. Zweihandschaltungen) oder automatisch abweisende Schutzeinrichtungen. Können jedoch bestimmte am Arbeitsprozess teilnehmende bewegliche Teile während ihres Betriebes aufgrund von Arbeitsvorgängen, die das Eingreifen des Personals in ihrer Nähe erfordern, nicht oder nur teilweise gesichert werden, so müssen diese Teile, soweit technisch möglich, versehen werden mit- feststehenden trennenden Schutzeinrichtungen, so dass ein Erreichen der für den Arbeitsgang nicht benutzten beweglichen Teile nicht möglich ist oder- einstellbaren trennenden Schutzeinrichtungen, um den Zugang auf die für den Arbeitsgang unbedingt notwendigen beweglichen Teile zu beschränken.Die Zusammenhänge verdeutlicht Abbildung 17.

Abb. 17: Auswahl von Schutzeinrichtungen

Detailliertere Aussagen zur Auswahl trennender Schutzeinrichtungen befinden sich in DIN EN 953. Demnach sind grundsätzlich die entsprechenden Lebensphasen der Maschinen zu berücksichtigen. Dazu gehören:- Bau,- Transport und Inbetriebnahme,- Gebrauch (Betrieb, Fehlersuche, Instandhaltung) und- Außerbetriebnahme sowie Abbau.Wichtige Auswahlkriterien sind außerdem:- die Wahrscheinlichkeit und das vorhersehbare Ausmaß eines Schadens, der sich aus der Risikobeurteilung ergibt,- die bestimmungsgemäße Verwendung der Maschine,- die Gefährdungen an der Maschine,- Art und Häufigkeit des Zugangs.

Kombination von verschiedenen Schutzeinrichtungen

Weist eine Maschine mehrere Gefahrbereiche auf und ist während des Betriebes ein Zugang zu einem dieser Bereiche erforderlich, können die trennenden Schutzeinrichtungen z. B. aus einer feststehenden trennenden Schutzeinrichtung kombiniert mit einer verriegelten beweglichen Schutzeinrichtung bestehen.Wird in Verbindung mit einer feststehenden trennenden Schutzeinrichtung eine mechanische Beschickungseinrichtung zur Zufuhr von Werkstücken in einer Maschine verwendet (wodurch evtl. die Notwendigkeit des Zugangs zum Gefahrbereich entfällt), kann eine Schutzeinrichtung mit Annäherungsreaktion zum Schutz gegen eine Gefährdung durch Einziehen oder Abscheren zwischen der mechanischen Beschickungseinrichtung und der feststehenden trennenden Schutzeinrichtung verwendet werden.

Auswahl von trennenden Schutzeinrichtungen nach Anzahl und Ort der Gefährdungen

Trennende Schutzeinrichtungen sind auch in Abhängigkeit von den Randbedingungen auszuwählen:

Örtliche trennende Schutzeinrichtungen, die einzelne Gefahrbereiche umschließen, sollten verwendet werden, wenn die Anzahl der Gefahrstellen gering ist. Dadurch kann der Zugang zu ungefährlichen Maschinenteilen zur Instandhaltung, Einstellung usw. erhalten bleiben.

Eine trennende Schutzeinrichtung, die alle Gefahrbereiche umfasst, sollte verwendet werden, wenn die Anzahl der Gefahrstellen hoch ist und eine räumlich große Ausdehnung vorliegt. In diesem Fall müssten die Einstellungs- und Instandhaltungspunkte - soweit möglich - außerhalb des Gefahrbereiches angeordnet werden.Für bestimmte Produktionsverfahren kann es sinnvoll sein, einen Gefahrbereich in verschiedene Teilbereiche zu unterteilen, um Tätigkeiten (z. B. Prüfen, Einstellen) in einem Teilbereich zu ermöglichen, ohne dass der Maschinenbetrieb in einem anderen Teilbereich beeinträchtigt wird. In diesem Fall müssen die trennenden Schutzeinrichtungen für jeden Teilbereich den Anforderungen entsprechen.

Auswahl von Schutzeinrichtungen nach der erforderlichen Art und Häufigkeit des Zugangs zu Maschinenbereichen

Gefährdungen durch bewegliche Kraftübertragungsteile (Antriebe) müssen entweder mit feststehenden trennenden Schutzeinrichtungen oder mit beweglichen verriegelten trennenden Schutzeinrichtungen gesichert sein; eine Regelung in Abhängigkeit von der Zugangshäufigkeit gibt es hierfür nicht. Bei beweglichen Teilen, die am Arbeitsprozess teilnehmen, ist demgegenüber folgendes zu berücksichtigen:

Kein Zugang während des Arbeitsvorganges erforderlich:Für solche Fälle sollten feststehende trennende Schutzeinrichtungen aufgrund ihrer Einfachheit und Zuverlässigkeit verwendet werden.

Zugang während des Arbeitsvorganges erforderlich:
Zugang nur bei Maschineneinstellung, Verfahrenskorrektur oder Instandhaltung erforderlich.
a) Bewegliche trennende Schutzeinrichtungen sind anzubringen, wenn der Zugang häufig erforderlich ist (z. B. mehr als einmal pro Schicht); sie müssen mit einer Verriegelung bzw. einer Verriegelung mit Zuhaltung versehen sein (siehe DIN EN 1088).
b) Feststehende trennende Schutzeinrichtungen sind nur zu verwenden, wenn die Häufigkeit des Zugangs gering und das Wiederanbringen der Schutzeinrichtung einfach ist. Außerdem muss das Entfernen und Wiederanbringen sicher ausgeführt werden können.- Zugang während des Arbeitszyklus erforderlich:
a) Wenn der Zugang innerhalb eines sehr kurzen Arbeitszyklusses erforderlich ist, kann vorzugsweise eine kraftbetriebene bewegliche trennende Schutzeinrichtung verwendet werden.
b) Eine steuernde trennende Schutzeinrichtung ist nur in Fällen einzusetzen, in denen die besonderen Bedingungen für ihre Anwendung erfüllt sind.
Zugang zum Gefahrbereich betriebsbedingt nicht vollkommen verhindert: Wenn Werkzeuge, z. B. Sägeblätter, ein teilweises Entfernen der Schutzeinrichtung erfordern, sind die folgenden trennenden Schutzeinrichtungen geeignet:a) Selbsttätig schließende trennende Schutzeinrichtung oderb) einstellbare trennende Schutzeinrichtung.

Die Thematik wird mit den Anforderungen an und der Auslegung von Schutzeinrichtungen fortgesetzt.

Anschrift des Verfassers:

Steinbruchs-Berufsgenossenschaft, Theodor-Heuss-Str. 160, 30853 Langenhagen

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