Kapitel 3.7
Auswahl und Konstruktion von Überwachungseinrichtungen
Überwachungseinrichtungen spielen eine wichtige Rolle bei der Maschinensicherheit, haben aber ihre Grenzen. Diese Geräte können nicht vor Gefahren wie herausgeschleuderten Teilen, heißen Oberflächen, Flüssigkeiten oder anderen Emissionen schützen. Im folgenden Abschnitt werden wir Sie über die verschiedenen Alternativen informieren.
Alternativen zu beweglichen trennenden Schutzeinrichtungen
Es gibt viele verschiedene Alternativen zur beweglichen trennenden Schutzeinrichtung mit Verriegelung.
Die folgenden werden in den nächsten Abschnitten behandelt:
- Lichtschranken und -vorhänge, Bereichsscanner
- Kontaktmatten
- Schaltleisten und Bumper
Diese Überwachungssysteme dienen zwei Zwecken:
- Um den Zugang von Personen und Gegenständen zu einem Gefahrenbereich zu überwachen.
- Um physische trennende Schutzeinrichtungen zu ersetzen, um dadurch einen leichteren Zugang zu ermöglichen, Platz zu sparen oder die Betriebszeit zu verkürzen.
Allerdings sind diese Systeme, um den zweiten Zweck zu erreichen, mit einer erheblichen Einschränkung verbunden.
Sie eignen sich nicht, wenn es neben der Gefährdung durch bewegte Teile noch weitere Gefährdungen gibt:
- Herausschleudern von Teilen
- Herausspritzen von gefährlichen oder unter Druck stehenden Flüssigkeiten
- Heiße oder sehr kalte Teile in unmittelbarer Nähe
- Austreten gesundheitsschädlicher Stäube, Nebel oder Dämpfe
Wenn Ihre Anwendung eine dieser Gefährdungen beinhaltet, sollten Sie sich nicht ausschließlich auf Überwachungsgeräte als Sicherheitsmaßnahme verlassen.
Empfindliche Schutzeinrichtungen neigen dazu, die Grenze zwischen dem sicheren Bereich und der Gefahrenzone zu verwischen. Die Menschen sind sich des damit verbundenen Risikos möglicherweise nicht bewusst oder haben sich daran gewöhnt, einen Gefahrenbereich zu betreten, ohne groß darüber nachzudenken.
Oft ist den Bedienern nicht klar, wann und wie die Sicherheitseinrichtung reagieren soll und was die Sicherheitsfunktion beinhaltet. Dies kann zu einem gefährlichen Verhalten führen.
Bei einem Zaun und einer Schutztür hingegen ist das Betreten einer Gefahrenzone immer eine bewusste, gewollte Handlung.
Alternative 1
Lichtschranken und -vorhänge, Bereichsscanner
Damit Vorrichtungen wie Lichtschranken, Lichtvorhänge oder Laserscanner Personen vor dem Kontakt mit sich bewegenden Teilen schützen können, müssen sie die Person erkennen und die Bewegung dann rechtzeitig anhalten können, bevor die Person den Gefahrenbereich erreicht.
Beachten Sie eine Einschränkung, die in Verbindung mit diesen Geräten manchmal übersehen wird: Sie „blicken“ nur in eine Ebene, und zwar vertikal, horizontal oder in einem eingestellten Winkel. Sie „sehen“ nicht, was sich außerhalb dieser gewählten Ebene befindet, dem sogenannten "Schutzfeld".
Um eine Person vor dem Kontakt mit gefährlichen beweglichen Teilen zu schützen, müssen Geräte wie Lichtschranken, Lichtvorhänge oder Laserscanner die Person erkennen und die Maschine stoppen, bevor sie den Gefahrenbereich erreicht.
Eine wichtige Einschränkung dieser Geräte, die manchmal übersehen wird, ist, dass sie nur eine einzige Ebene überwachen, sei es vertikal, horizontal oder in einem bestimmten Winkel. Außerhalb dieser ausgewählten Ebene, die als Schutzfeld bezeichnet wird, können sie nichts erkennen.
Stellen Sie sich zur Veranschaulichung einen Reichweitenscanner vor, der in einem fahrerlosen Flurförderzeug installiert ist. Der Scanner soll Personen im Fahrweg des Staplers erkennen und das Fahrzeug anhalten, wenn sich jemand zu sehr nähert. Normalerweise würde man den Scanner in einem Abstand von etwa 200 mm vom Boden installieren, damit er Personen erkennt, die im Weg stehen oder hineinlaufen. Es wird jedoch nicht erkannt, wenn jemand neben dem Weg des Staplers steht und den Arm über die Erfassungsebene streckt. Da sich der Arm weit über der Erfassungsebene befindet, die auf 200 mm über dem Boden eingestellt ist, könnte der Lkw den Arm treffen und schwer verletzen.
Wichtige Überlegungen zur korrekten Auslegung
Um die korrekte Auslegung eines Lichtvorhangs oder einer Reichweitenscanner-Anwendung sicherzustellen, müssen Sie diese drei Fragen berücksichtigen:
Wichtigkeit genauer Berechnungen
Genaue Berechnungen sind für eine ordnungsgemäße Planung unerlässlich. Leider werden die Anbauorte manchmal auf der Basis von ungenauen Schätzungen gewählt, was sehr gefährlich sein kann.
Korrekte Berechnungen sollten immer gemäß der Norm (EN) ISO 13855* durchgeführt werden, in der auch typische Bewegungs- und Annäherungsgeschwindigkeiten für Personen angegeben sind.
Diese Beispiele verdeutlichen, dass Vorsicht geboten ist, insbesondere wenn Lichtvorhänge in der Nähe der Gefahrenzone installiert sind. Wenn der Abstand weniger als 300 mm zu betragen scheint, ist er wahrscheinlich unsicher, da die Anhaltezeit nur etwa 0,15 Sekunden beträgt. Denken Sie daran, dass eine Überwachungseinrichtung eine Sicherheitsmaßnahme und kein Glücksspiel ist. Sie müssen Ihre Ergebnisse berechnen, testen und dokumentieren, um sicherzustellen, dass das Gerät wie vorgesehen funktioniert.
* Die ISO 13855 wird von ANSI B11.19 und B11.19 für die USA und CSA Z432 für Kanada referenziert. Beachten Sie jedoch, dass sich die Formeln für die Berechnung des Sicherheitsabstands in diesen Normen geringfügig von den Angaben in (EN) ISO 13855 unterscheiden. Die Normen für die Sicherheit von fahrerlosen automatischen Industriefahrzeugen sind ISO 3691-4 und ANSI/ITSF B56.5-2024 für die USA.
Alternative 2
Kontaktmatten
Kontaktmatten sind eine gute Alternative zu Lichtvorhängen und Laserscannern, da sie nicht durch Staub, Nebel, Rauch, Schmutz oder Streulicht beeinträchtigt werden - Faktoren, die optoelektronische Messgeräte stören können. Die Verwendung einer Kontaktmatte stellt sicher, dass der Betrieb unterbrochen wird, wenn eine Person auf die Matte tritt und den Gefahrenbereich betritt.
Beim Einsatz dieser Matten ist der Abstand zur Gefahrenzone entscheidend. Die Zeit, die benötigt wird, um die Gefahr zu stoppen, muss kürzer sein als die Zeit, die jemand braucht, um auf die Matte zu treten und die Gefahrenzone zu erreichen. Dies erfordert sorgfältige Berechnungen und die Einhaltung der Norm (EN) ISO 13855 ist erforderlich.
Gründliche Tests sind unerlässlich, um sicherzustellen, dass die Matte richtig positioniert ist, um zu verhindern, dass jemand die Matte „übertreten" kann - d. h. es darf nicht möglich sein, dass eine Person mit gespreizten Beinen auf einem Rahmen oder einem anderen Maschinenteil auf beiden Seiten der Matte steht. Es ist entscheidend für die Sicherheit und die Einhaltung der Vorschriften, dass die Gefahr beendet ist, wenn eine Person den Gefahrenbereich erreicht.
Ob Sie es glauben oder nicht, die Bediener können versuchen, die Sicherheitsmaßnahmen zu umgehen, daher ist es wichtig, dies bei der Planung zu berücksichtigen.
Alternative 3
Schaltleisten und Bumper
Schaltleisten und Bumper bemerken bewegliche Maschinenteile und stoppen die Bewegung, wenn sie mit einem menschlichen Körper kollidieren, um mögliche Verletzungen zu vermeiden.
Die Bewegung wird angehalten, bevor die Person verletzt wird. Klingt etwas unangenehm?
Für diese Schutzmaßnahme gelten enge Grenzen:
- Die Bewegungsgeschwindigkeit des geschützten Teils darf nur relativ gering sein (üblicherweise geringer als 250 mm/s), weil der Stoß die Person sonst schon verletzen oder (noch schlimmer) zu Fall bringen könnte.
- Die Kraft und Energie des Stoßes darf 150 N und 10 J nicht überschreiten.
- Die Zeit/der Weg zum Anhalten muss kurz sein.
Werden diese Faktoren nicht beachtet, besteht weiterhin Verletzungsgefahr, da das sich bewegende Teil möglicherweise nicht anhält, bevor es die Person umwirft, quetscht oder schert.
