Safety-Leitfaden

Der Weg zur sicheren
Konstruktion

Safety First! Das Thema Sicherheit wird an Maschinen immer wichtiger und begleitet das Arbeitsleben damit in steigendem Umfang. Trotzdem sind häufig Unsicherheiten vorhanden, wie man bei der Konstruktion und Auslegung einer Maschine vorzugehen hat. Der folgende Artikel bietet einen Leitfaden für das mögliche Vorgehen.
Bei der Konstruktion einer Maschine müssen verschiedene Richtlinien beachtet werden. Zugrunde liegen hier die internationalen Normen nach ISO und IEC, die nach Typ-A, Typ-B und Typ-C unterteilt sind. Idealerweise liegt für die zu konstruierende Maschine eine Produktsicherheitsnorm (Typ-C Norm) vor. Der erste Schritt ist in jedem Fall eine Klärung dieses Sachverhalts. Sie kann allerdings nicht dauerhaft garantiert werden, da es unmöglich ist, vorhandene Normen an die täglich neu entstehenden Produkte anzupassen. Existiert für die zu konstruierende Maschine keine Typ-C-Norm, kann man sich aus einer Kombination von Gruppensicherheitsnormen (Typ-B Norm) oder grundlegenden Sicherheitsnormen (Typ-A Norm) bedienen. Nach der allgemeinen Konstruktion der Maschine, bis jetzt noch ohne Sicherheitseinrichtungen, erfolgt dann die Risikoanalyse und Risikobewertung nach ISO12100. Im ersten Schritt legt der Anwender die Grenzen der Maschine fest, was im zweiten Schritt eine Betrachtung der möglichen Gefahren zur Folge hat. Im dritten Schritt muss für jede erkannte Gefahr eine Risikoeinschätzung erfolgen (Bild 2). Die Ergebnisse der Risikoeinschätzung werden mit denen der Risikobeurteilung verglichen. Beim ersten Durchlauf stellt man in der Regel fest, dass Risiken noch nicht ausreichend gesenkt werden konnten, da bisher noch keine Schutzmaßnahmen getroffen wurden. Zur Realisierung derselben wird die Dreistufenmethode mit vorgegebener Reihenfolge zur Anwendung empfohlen.

• • 1. Inhärent sichere Konstruktionsweise
• • 2. Technische Sicherheitsvorkehrungen und ergänzende Schutzmaßnahmen
• • 3. Informationen zum Gebrauch

Für eine erste Risikoeinschätzung eignet sich eine einfache Matrix (Bild 3). Auf diese Weise erkennt man sehr schnell die Stellen, an denen noch Handlungsbedarf besteht und die Dreistufenmethode angewendet werden muss. Nach Durchführung der benötigten Verbesserungen der Konstruktion, wie beispielsweise die Einplanung eines Sicherheitslichtvorhanges, Not-Aus, etc. bewertet man die aktuelle Situation der Gefahrenstellen nach ( Bild 4 ) benötigtem Performance Level (PL). Das entsprechend bestimmte PL der Gefahrstellen vergleichen Sie dann mit dem PL der angebrachten Sicherheitseinrichtung. Um das PL der elektronischen Sicherheitseinrichtungen zu bestimmen, kann z.B. die Sistema-Software der Berufsgenossenschaft verwendet werden. Zielvorgabe ist ein größeres oder gleich großes PL der Sicherheitseinrichtung im Vergleich zu dem PL der Gefahrenstellen. Bei Installation eines Sicherheitslichtvorhanges oder einer anderen elektrischen Schutzeinrichtung müssen erforderliche Sicherheitsabstände eingehalten werden. Diese Abstände sind in Normen wie der ISO13855 festgelegt. Falls Personen nicht daran gehindert werden können, oberhalb des Schutzfeldes in die Gefahrenzone zu gelangen, muss dies bei der Auslegung des Sicherheitslichtvorhanges berücksichtigt werden. Dabei ist der Wert für S, der wie anschließend gezeigt, berechnet wird, mit dem aus der ‚Annäherung im rechten Winkel‘ zu vergleichen. Der jeweils größere Wert muss als Mindestabstand verwendet werden. Bei der im Beispiel angegebenen Auslegung (Bild 8) müsste somit ein Sicherheitsabstand von > 1.035mm eingehalten werden. Dies ist aber in der Praxis in vielen Fällen so nicht realisierbar. Der Abstand muss verkleinert werden. Eine Lösung stellt die Vergrößerung der Länge des Sicherheitslichtvorhanges dar, so dass der Wert Cro möglichst klein wird (Bild 9). Im angegebenen Beispiel erhöht sich zwar die Reaktionszeit des Sicherheitslichtvorhanges um 3,5ms, was aber nur eine Vergrößerung des Sicherheitsabstandes von 7mm in der Berechnung bei Annäherung im rechten Winkel bedeutet. Falls dieser Abstand immer noch zu groß sein sollte, besteht bei der GL-R-Serie von Keyence die Möglichkeit, die Art der Verkabelung bzw. der Synchronisation zu ändern. Anstelle der im Beispiel verwendeten optischen Synchronisation mit Interferenz-unterdrückung, kann auch eine Synchronisation per Kabel gewählt werden. Der Sicherheitslichtvorhang bleibt der gleiche, nur das Kabel ändert sich. Hierdurch erreicht man eine Einsparung von 6,1ms, was einer Reduzierung von 12,2mm entspräche. Auch könnte eine andere Erkennungsfähigkeit gewählt werden. Bei einer Reduzierung von 25mm (Handschutz im Falle der Serie GL-R) auf 14mm (Fingerschutz) realisiert man eine Einsparung von 88mm. Natürlich muss in diesem Fall die neue Reaktionszeit des Sicherheitslichtvorhanges beachtet werden. Eine weitere Reduzierung wäre dann nur noch über die Reduzierung der Anhaltezeit der Maschine zu erreichen.

Messung der Nachlaufzeit

Zur Verifizierung der berechneten Werte nach Aufbau der Anlage bietet sich die Messung der Nachlaufzeit mit einem Gerät an. Bei zehn Messungen während unterschiedlicher Zustände ermittelt das Gerät den erforderlichen Abstand, welcher in einem Protokoll ausgegeben werden sollte. Dieser Wert wird anschließend mit der tatsächlichen Einbausituation verglichen. Er muss kleiner als der Abstand in der Maschine sein. Falls der ursprüngliche Wert für die Anhaltezeit der Maschine zu optimistisch gewählt wurde und somit der notwendige Sicherheitsabstand zu gering ist, muss die Position des Sicherheitslichtvorhanges entsprechend abgeändert werden. Wenn durch diese Vergrößerung des Abstandes ein Untergreifen möglich wird, muss dies ebenfalls abgesichert werden, beispielsweise durch einen weiteren Sicherheitslichtvorhang, kaskadiert mit dem ursprünglichen System. Dies ist bei der GL-R-Serie aus dem Hause Keyence problemlos möglich, da alle Systeme diese Option haben.