Sichere Entscheidung

Schutzeinrichtungen - Klar, bei einer Presse, einem Roboter oder einem Palettenaufzug treten gefahrbringende Bewegungen auf. Mensch und Maschine müssen deshalb geschützt werden. Doch welche Sicherheit gibt es und welche ist wirklich sinnvoll?

11. August 2006

Ausgehend von den Grundnormen über technische Schutzeinrichtungen und die Durchführung von Risikobetrachtungen für eine Maschine spielt die Ermittlung der erforderlichen Sicherheitsabstände die zentrale Rolle bei der Auswahl von Schutzeinrichtungen. Unter Berücksichtigung der konkreten Arbeitssituation, z. B. einer nicht oder aber häufig erforderlichen Zugänglichkeit zur Maschine kann der Konstrukteur bzw. Maschinenhersteller zwischen trennenden Schutzeinrichtungen und nicht trennenden Schutzeinrichtungen unterscheiden. Trennende Schutzeinrichtungen sind grundsätzlich die einzige Alternative, wenn Teile oder Stoffe aus der Maschine geschleudert werden oder wenn Strahlungen auftreten und ein Maschinen-Stopp während eines Maschinen-Zyklus nicht möglich ist. Sie sind in der Regel einmal als feststehende Zäune oder Barrieren ausgeführt, die entweder nur mit Werkzeug zu entfernen sein dürfen oder elektrisch verriegelt sein müssen. Die Verriegelungen verhindern, dass gefahrbringende Maschinenfunktionen bei offener oder fehlender Schutzeinrichtung ausgeführt werden können. Darüber hinaus lösen sie einen Stoppbefehl aus, wenn die Schutzeinrichtung während der gefahrbringenden Maschinenfunktion geöffnet oder entfernt wird. Solche Klappen, Türen oder Tore erfordern immer dann so genannte Zuhaltungen, die das Öffnen von trennenden Schutzeinrichtungen verhindern, wenn die Anhaltezeit des gefahrbringenden Maschinenzustandes größer ist als die Zeit, die eine Person benötigt, um den Gefahrenbereich zu erreichen.

Unsichtbare Sicherheit hocheffizient

Demgegenüber erfordern nicht trennende Schutzeinrichtungen mit Annäherungsfunktion eine sehr viel genauere Betrachtung. Zu diesen Systemen gehören einerseits taktile oder mechanisch betätigte Lösungen, so wie z. B. Bumper oder Schaltmatten. Andererseits jedoch, den weitaus größeren Anwendungsbereich decken die berührungslos wirkenden, optoelektronischen Schutzeinrichtungen (BWS) ab, z. B. Sicherheits-Lichtvorhänge, Sicherheits-Laserscanner oder Mehrstrahl-Sicherheitslichtschranken. Alle BWS unterliegen der Technischen Spezifikation Anwendung von Schutzeinrichtungen (IEC TS 62046), die die Anforderungen an die Auswahl, die Positionierung, die Konfiguration und die Inbetriebnahme von Schutzsystemen zum Erkennen von Personen in Gefahrbereichen beschreibt. Glücklicherweise ist die grundsätzliche Auswahl von Schutzfunktionen anzahlmäßig begrenzt. Die wohl am häufigsten realisierten Absicherungsmaßnahmen sind Stopp auslösend, d. h. die Aktivierung einer Schutzeinrichtung bringt die gefahrbringende Maschinenbewegung zum Stillstand. Dabei muss sichergestellt sein, dass der sichere Zustand eintritt, bevor die Gefahrstelle durch die Person erreicht werden kann. Es kommt also auf einen entsprechenden Sicherheitsabstand an, der sich im wesentlichen aus Faktoren wie der Stoppzeit der Maschine, der Ansprechzeiten von Maschinensteuerung und Schutzeinrichtung und der Annäherungsgeschwindigkeit der Person ergibt.

Als einen Start verhindernd wirkt sich die zweite Art von Schutzfunktionen aus. Sie wird beispielsweise als Innenraumüberwachung benutzt, um einen Start oder Restart zu verhindern, solange Personen oder deren Körperteile die Schutzeinrichtung aktiviert halten. Beide Schutzfunktionen in Kombination führen zum dritten Lösungsansatz Stopp auslösend und gleichzeitig Start verhindernd. Diese Lösung - ein Laserscanner, schräggestelltes oder horizontal liegendes Lichtgitter - kommt vor allem dann zum Einsatz, wenn ein Hintertretschutz notwendig ist. Eine weitere Lösung wäre die vertikale Zugangsabsicherung, sie löst Stopp aus und ein horizontales Schutzfeld (Laser oder Lichtgitter) dient zur Bereichsüberwachung bzw. wirkt startverhindernd.

Je nach Aufgabenstellung bietet die Überwachung von Gefahrbereichen mit BWS eine Reihe assoziierter Funktionen. Hierzu zählen Muting und Mustererkennung - zwei technologisch unterschiedliche Ansätze, mit denen BWS sicher zwischen Mensch und Material unterscheiden und so automatisierte Materialtransporte in einen gefahrbringenden Bereich hinein ermöglichen können. Beim Blanking sind bestimmte BWS in der Lage, einzelne Teilbereiche des Schutzfeldes auszublenden, ohne die gesamte Sicherheitsfunktion zu beeinträchtigen. Hilfreich ist diese Funktion z. B., wenn Teile bei der Bearbeitung zeitweise in das Schutzfeld hineinragen: Mit Blanking führt dies nicht zum Maschinenstopp.

Anlaufsperren sind dann erforderlich, wenn beim Verlassen eines Schutzfeldes oder Lichtvorhanges noch keine Sicherheit darüber besteht, dass sich der Bediener außerhalb des Gefahrenbereiches aufhält. Taktbetrieb ist nur bei optoelektonischen BWS (AOPD), z. B. Lichtvorhängen mit einer Auflösung <= 30 mm, nicht aber auf Objekte tastenden Systemen wie z. B. den Laserscannern (AOPDDR) zulässig. Oftmals stehen bei der Bereichsabsicherung auch größere Sicherheitsabstände einem Taktbetrieb entgegen.

Sicherheitstechnik schützt aber nicht nur den Maschinenbediener oder das Wartungspersonal, sondern kann auch die Produktivität einer Maschine steigern. Werden beispielsweise die Signale eines Lichtgitters C4000 in einem Schaltgerät UE 402 ausgewertet, kann dadurch die abgesicherte Maschine wahlweise im 1- oder im 2-Taktbetrieb gefahren werden. Zum Einlegen und Entnehmen eines Teils muss also weder eine mechanische Absperrung geöffnet bzw. geschlossen werden, noch muss der Bearbeitungsprozess manuell gestartet werden. Dieses Handling spart eine Menge Zeit, verkürzt so die Taktzeit und erhöht damit die Maschinenproduktivität.

Gerhard Dieterle/ Simon Köpfer, Sick AG

FAKTEN

- Prinzipiell unterscheiden Maschinenbauer zwischen trennende und nicht trennende Schutzeinrichtungen.

- Zu den trennenden gehören alle festen Absperrungen.

- Die nicht trennenden Einrichtungen unterscheidet man noch einmal in Stopp, Start verhindernd und eine Kombination von beiden.

Erschienen in Ausgabe: 05/2006